软土分析 第12期

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摘要:软土是工程中常见的一类土,工程性质较为特殊,是地基工程中的重点与难点。文章以软土概况为出发点,总结软土的性质,从原理上分析软土抗剪强度,简单描述软土沉降的基本组成部分和沉降计算方法。

关键词:软土 剪切 强度参数 变形

中图分类号:TU435 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0045-01

1 软土概况

1.1 软土的概念

软土是天然孔隙比大于或等于1.0、含水率大于液限、压缩性高、承载力和抗剪强度很低的呈流塑状态的粘性土。软土是一类土的总称,具体可将其划分为淤泥质土、泥炭、泥炭质土、淤泥等等。

1.2 软土形成原因

软土主要是静水或者缓慢流水的环境中沉积的以细粒土为主的第四纪沉积物。通常在软土形成过程中有生物化学作用参与,因为在软土形成过程中生长着湿植物,植物死亡后遗体埋在沉积物中,在缺氧的条件下分解,形成软土。

1.3 软土组成

软土颜色多为灰绿、灰黑色,有滑腻感,有机物含量较高;粒度主要为粘粒及粉粒,粘粒含量较高,可达到70%;软土具有典型的海绵状及蜂窝状结构,是造成软土孔隙比较大、含水率高、透水性小的主要原因;软土常具有层理构造,软土和薄层的粉粒、泥炭层等相互交错。

2 软土抗剪强度

土体是三相介质的散粒堆积体,不能承受拉力,能承受一定的剪力与压力,相比而言软土能承受剪力比压力小,软土的破坏主要受其抗剪强度控制。

2.1 摩尔-库仑强度理论

根据室内试验和野外观察,并结合有效应力原理,软土在外力作用下沿一定的剪切面破坏。这个剪切面上的最大剪应力就等于该面上的抗剪强度,同时该强度S还与正应力s′有关。经过大量试验与数据统计表明土体强度线可化为如下线性方程:

=c′+s′tan f′

s′为剪切破裂面上的有效法向应力;

c′为土的有效粘聚力;

f′为土的有效内摩擦角。

2.2 强度参数

软土抗剪强度用c′、f′两个参数表示,此参数随加荷时间及排水条件变化而改变,在实际应用中应根据实际条件来确定。

3 软土沉降

3.1 沉降的组成部分

瞬时沉降:在荷载加上后很短时间内产生的沉降,是土骨架弹塑性变形的结果。在单向压缩条件下,瞬时沉降是由于土样中存在的少量空气和固体颗粒间的重排列而产生的。

主固结沉降:主固结沉降是由于地基土在荷载的作用下产生超静孔隙水压力,随着时间的推移,孔隙水逐渐排除,而产生渗透固结,地表面由此产生沉降,是地基变形的主要组成部分。

次固结沉降:主固结沉降完成以后,孔隙水基本停止排除,有效压力基本不变,土颗粒和结合水间的剩余应力重分布,土的体积仍随时间的増长而发生改变所引起的沉降。

3.2 分层总和法计算沉降

天然地基通常是不均匀的,即使存在均一土层。随着深度的变化,土的某些物理力学指标也在发生改变。为此,地基沉降时,应把土层分为若干薄层,分别计算每个薄层的压缩变形量,最后叠加得总沉降。

计算步骤如下。

(1)分层。在分层时,不同土层得交界面和地下水位应为分层面,对同一类土分层厚度不宜过大,应不大于基础宽度的0.4倍。

(2)计算各分层层面处的自重应力,并绘出分布曲线。

(3)计算各分层层面处的附加应力并绘出分布曲线。

(4)以等于0.1为标准确定压缩底层。

(5)采用算术平均算出各层的平均自重应力和平均附加应力。

(6)计算每一层土的压缩量。

为第分层的厚度(图1)。

(7)计算总沉降量。

4 结语

随着科技的进步,日后可对软土的性质做出进一步研究,加深对软土的了解,并将研究成果应用于实际工程之中,为软土的处理提供更多的理论依据。

参考文献

[1] 王玉,蔡家范.交通土建软土地基工程手册[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2] 马建林.土力学[M].北京:中国铁道出版社,2011.

[3] 胡厚田,白志勇.北京:高等教育出版社,2009.

[4] 尹紫红.北京:中国电力出版社,2011.