结构性软土的压缩性及其工程应用

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1、結構性軟土的壓縮性及其工程應用CompressibilityofSensitiveSoftSoilAndItsApplications陈云敏王立忠InstituteofGeotechnicalEngineeringCollegeofCivilEngineering&ArchitectureZhejiangUniversity浙江大学建筑工程学院岩土工程研究所研究背景我国东南沿海地区广泛分布软土，厚度达30~40m。淤泥质粘土淤泥粘土温州典型地基软土地基处理方法深层水泥搅拌法竖井排水固结法（超载或堆载预压）设计准则稳定控制（土石坝）沉降控制（机场跑道、

2、高速公路、房屋建筑）深层水泥搅拌法房屋建筑、高速公路、机场跑道（1989，浙江大学岩土工程研究所）竖井排水固结法机场跑道、高速公路（1988，浙江大学岩土工程研究所）超载预压问题水泥搅拌桩复合地基实际沉降远小于预测超载预压竖井排水固结法实际沉降远大于预测软粘土的室内和现场试验固结压缩试验三轴固结排水试验现场十字板试验固结压缩试验初始孔隙比：薄壁土样1.9，普通土样1.7。薄壁土样存在明显的屈服点。固结试验固结系数：原状土是扰动土的5～15倍。室内三轴固结排水试验软土结构性：主应力差达峰值结构破坏残余应力十字板试验1#孔2#孔3#孔塑料排水板施工导致土

3、体强度平均降低45%软土压缩曲线的校正方法1Schmertmann（1955）压缩曲线校正方法扰动程度越大，压缩曲线越向下移不同扰动程度的土体，其压缩曲线最终交于0.42e0点软土压缩曲线的校正方法2T.S.Nagaraj(1990)对软粘土的校正曲线没有表现土的结构性变化过程试验要求的固结压力过大，很难实现，且校正曲线不便于工程应用软土压缩曲线校正的新方法压缩曲线由四段组成1：水平段（AB）2：弹性压缩段(BC)3：结构破坏突降段（CD）4：重塑压缩段(DE)，最终交于0.42e0点。结构屈服应力比重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB试验结论温州软土

4、具有较强的结构性。土体结构的破损将导致固结系数下降，压缩性增大。施工扰动破坏了土体的结构，导致压缩增大，强度降低。水泥搅拌桩复合地基沉降桩位平面布置深层水泥搅拌桩水泥搅拌桩加固区复合地基总沉降=加固区压缩Ssp+下卧层压缩Ss加固区压缩（2~3cm）：Esp=mEp+(1-m)Es下卧层压缩：压缩曲线（CC或ES）（20cm）实测沉降-时间曲线水心小区柑组团16#楼实测沉降~时间曲线复合地基设计参数考虑土体结构性的下卧层沉降计算重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB理论计算和实测结果比较理论计算和实测结果比较竖井排水固结竖井预压法（1926）竖井固结理论

5、Carrillo，1942Barron，1948Yoshikuni，1974Hansbo，1981深厚软土—未打穿竖井未打穿竖井地基超载预压排水固结法控制标准：最大工后沉降<6cm最大工后差异沉降<3cm；实测：工后沉降(工后四年）：16.6cm。浙江大学岩土工程研究所（1988~1993）跑道设计断面跑道中心设计高程比原地面高出1.60m超载预压试验断面比原地面高出4.5m超载预压原位试验竖井超载预压试验观测设备布置S：地表沉降板；Z：深层沉降标；U：孔隙水压力测头跑道中心沉降测点S3随着荷载的增加，土体沉降先快后慢，逐渐发展，超载卸去后，土体产生

6、少量回弹。跑道边缘沉降测点S2和S4堆载边缘沉降测点S1和S5处理区孔隙水压力测头u21和u23D=3mD=9m处理区孔隙水压力测头u9和u10D=15mD=18m交界区孔隙水压力测头u17和u18D=18mD=21m下卧层孔隙水压力测头u7和u8D=21mD=24m下卧层孔隙水压力测头u1和u16D=27mD=24m深厚软土地基超载预压固结性状结构性对处理区固结性状影响超载预压竖井排水地基工后沉降固结系数分段模型结构性软土固结系数结构性软土瞬时加载竖井地基固结度计算结果加载值为60kPa计算结果结论堆载预压初期沉降速率快而后期沉降速率慢。结构性影响

7、与结构屈服应力比有关。减少施工扰动可以加快固结速率。工后沉降的模拟与预测ABCEFDGIJKLMquq0qfubefuaftkv1mv1Cv1z0h1h2Hq(t)kv2mv2Cv20515773260283time(day)qt(kPa)45.4382.6527.78q0qf有效应力面积比：控制标准R<1沉降很小（Samson,1985）ABED区：超固结状态EIG区：残余孔压GIML区:下卧层残余孔压竖井区三维固结等效为一维固结双层地基一维固结工后沉降的模拟与预测计算公式单面排水多级等速加、卸载条件下双层地基处理区和下卧层各自的孔压：计算与实测孔

8、压比较计算与实测工后沉降比较主要结论软土室内和现场试验表明，土体结构破坏将导致其固结系数下降，压缩性提高。应