軟土分析

王裕滔

摘要:軟土是工程中常見的一類土,工程性質較為特殊,是地基工程中的重點與難點。文章以軟土概況為出發點,總結軟土的性質,從原理上分析軟土抗剪強度,簡單描述軟土沉降的基本組成部分和沉降計算方法。

關鍵詞:軟土剪切強度參數變形

中圖分類號:TU435 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0045-01

1軟土概況

1.1 軟土的概念

軟土是天然孔隙比大于或等于1.0、含水率大于液限、壓縮性高、承載力和抗剪強度很低的呈流塑狀態的粘性土。軟土是一類土的總稱,具體可將其劃分為淤泥質土、泥炭、泥炭質土、淤泥等等。

1.2 軟土形成原因

軟土主要是靜水或者緩慢流水的環境中沉積的以細粒土為主的第四紀沉積物。通常在軟土形成過程中有生物化學作用參與,因為在軟土形成過程中生長著濕植物,植物死亡后遺體埋在沉積物中,在缺氧的條件下分解,形成軟土。

1.3 軟土組成

軟土顏色多為灰綠、灰黑色,有滑膩感,有機物含量較高;粒度主要為粘粒及粉粒,粘粒含量較高,可達到70%;軟土具有典型的海綿狀及蜂窩狀結構,是造成軟土孔隙比較大、含水率高、透水性小的主要原因;軟土常具有層理構造,軟土和薄層的粉粒、泥炭層等相互交錯。

2軟土抗剪強度

土體是三相介質的散粒堆積體,不能承受拉力,能承受一定的剪力與壓力,相比而言軟土能承受剪力比壓力小,軟土的破壞主要受其抗剪強度控制。

2.1 摩爾-庫侖強度理論

根據室內試驗和野外觀察,并結合有效應力原理,軟土在外力作用下沿一定的剪切面破壞。這個剪切面上的最大剪應力就等于該面上的抗剪強度,同時該強度S還與正應力s′有關。經過大量試驗與數據統計表明土體強度線可化為如下線性方程:

=c′+s′tan f′

s′為剪切破裂面上的有效法向應力;

c′為土的有效粘聚力;

f′為土的有效內摩擦角。

2.2 強度參數

軟土抗剪強度用c′、f′兩個參數表示,此參數隨加荷時間及排水條件變化而改變,在實際應用中應根據實際條件來確定。

3軟土沉降

3.1 沉降的組成部分

瞬時沉降:在荷載加上后很短時間內產生的沉降,是土骨架彈塑性變形的結果。在單向壓縮條件下,瞬時沉降是由于土樣中存在的少量空氣和固體顆粒間的重排列而產生的。

主固結沉降:主固結沉降是由于地基土在荷載的作用下產生超靜孔隙水壓力,隨著時間的推移,孔隙水逐漸排除,而產生滲透固結,地表面由此產生沉降,是地基變形的主要組成部分。

次固結沉降:主固結沉降完成以后,孔隙水基本停止排除,有效壓力基本不變,土顆粒和結合水間的剩余應力重分布,土的體積仍隨時間的増長而發生改變所引起的沉降。

3.2 分層總和法計算沉降

天然地基通常是不均勻的,即使存在均一土層。隨著深度的變化,土的某些物理力學指標也在發生改變。為此,地基沉降時,應把土層分為若干薄層,分別計算每個薄層的壓縮變形量,最后疊加得總沉降。

計算步驟如下。

(1)分層。在分層時,不同土層得交界面和地下水位應為分層面,對同一類土分層厚度不宜過大,應不大于基礎寬度的0.4倍。

(2)計算各分層層面處的自重應力,并繪出分布曲線。

(3)計算各分層層面處的附加應力并繪出分布曲線。

(4)以等于0.1為標準確定壓縮底層。

(5)采用算術平均算出各層的平均自重應力和平均附加應力。

(6)計算每一層土的壓縮量。

為第分層的厚度(圖1)。

(7)計算總沉降量。

4結語

隨著科技的進步,日后可對軟土的性質做出進一步研究,加深對軟土的了解,并將研究成果應用于實際工程之中,為軟土的處理提供更多的理論依據。

參考文獻

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