移动往复荷载作用下流变性软土的长期沉降分析

本研究通过室内长期流变试验、快速循环试验以及长期循环流变试验，基于广义塑性理论体系，建立适合于描述循环荷载作用下流变性软粘土力学特性的粘弹塑性模型。基于适用于高频分析和饱和动力固结方程，采用交替时域解法，提出一种预测移动荷载作用下流变软土长期沉降的分析方法，通过工程实例分析，为探索软土铁工程的耐久性提供理论依据。 2100433B

沉降控制是交通工程软土地基关键技术问题之一。高速交通荷载引起的长期累积沉降在地基工后沉降中占有相当大的比例，本项目用Houlsby 等创建的超粘塑性理论完善Suiker 双时间尺度循环安定理论，以此为理论指导，（1）利用胡亚元创建的软土低幅值循环一维本构模型同时反映主固结变形，蠕变和循环累积变形耦合作用的优点，建立交通荷载作用下路基一维总沉降和工后沉降简化公式；（2）根据室内动三轴试验把软土低幅值循环一维本构模型推广为三维本构模型。测定其模型参数；建立软土单元循环动刚度矩阵，通过用户接口植入ABAQUS有限元软件分析平台，对高速交通荷载作用下软土地基的长期累积沉降特性进行数值模拟；选择关键工况，利用大比例循环荷载模型试验对理论预测结果进行验证。本研究成果能揭示软基长期循环累积变形发展过程中暗含固结、蠕变和循环荷载累积变形耦合作用等复杂机理，为软土路基工后沉降控制提供依据。

近年来，随着粮食物流建设的迅猛发展，对筒仓、油罐等地基变形的控制要求越来越高。同时在集装箱码头、堆场等地也存在长期反复荷载的作用。由于软土固结理论落后于工程实践的发展，使得长期低频反复荷载引起的软土地基累积沉降问题日益突出。本项目将依托中国粮食流通建设项目重点工程，拟以郑州等地软土为研究对象，考虑其所受荷载的特殊性，从土体固结释水角度出发，综合运用室内土工试验、理论分析、数值模拟以及现场监测等技术手段，探究软土释水固结与反复变形等宏观行为下的微观机理与内在联系，揭示长期低频反复荷载作用下饱和软土地基的固结流变特性与变形规律，建立理论分析模型，并提出一套能够较为真实地反映长期低频反复荷载下饱和软土地基沉降的计算方法。通过本项目的实施，不仅可以完善该类软土地基的设计理论，实现土力学的发展，而且对于河南乃至我国粮食物流设施建设及其运营安全具有十分重要的工程指导意义。 2100433B