不同固结条件下软土的不排水直剪强度试验研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、软土及其主要特性

软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。我国软土主要分布在沿海地区，如东海、黄海、渤海、南海等沿海地区。内陆平原以及一些山间洼地亦有分布。沿海、平原地带软土多位于大河下游入海三角洲或冲积平原处；内陆湖盆、洼地则以洞庭湖、洪泽湖等地为代表；山间盆地及河流中下游两岸漫滩、阶地、废弃河道等处也常有软土分布。

软土的工程地质特征主要表现为：（1）触变性：当原状土受到振动或扰动以后，由于土体结构遭破坏，强度会大幅度降低，触变性可用灵敏度st表示，软土的灵敏度一般在3～4之间，最大可达8～9，故软土属于高灵敏土或极灵敏土。软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降或基础下土体挤出等现象。（2）流变性：软土在长期荷载作用下，除产生排水固结引起的变形外，还会发生缓慢而长期的剪切变形。这对建筑物地基沉降有较大的影响，对斜坡、堤岸、码头和地基的稳定不利。（3）高压缩性：软土属于高压缩性土，压缩系数大，故软土地基上的建筑物沉降量大。（4）低强度：软土不排水抗剪强度一般小于20kpa。软土地基的承载力很低，软土边坡的稳定性差。（5）低透水性：软土的含水量虽然很高，但透水性差，特别是垂向透水性更差，垂向渗透系数一般在i（10^-6～10^-8）cm/s之间，属微透水或不透水层。对地基排水固结不利，软土地基上建筑物沉降延续时间长，一般达数年以上，在加载初期，地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基强度。（6）不均匀性：由于沉积环境的变化，土质均匀性差。例如三角洲相、河漫滩相软土常夹有粉土或粉砂薄层，具有明显的微层理构造，水平向渗透性常好于垂直向渗透性。湖泊相、沼泽相软土常在淤泥或淤泥质土层中夹有厚度不等的泥炭或泥炭质土薄层或透镜体。作为建筑物地基易产生不均匀沉降。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 总体目标

以南京长江漫滩相软土为研究对象，针对不同固结条件对软土不排水抗剪强度影响这一工程问题展开研究工作。

南京地处长江中下游，近1/4的地域位于长江漫滩区，该地区属于近代长江退移形成的河漫滩地，其漫滩地形低凹、平坦，软土层相对稳定，固结沉降尚未完成，一直持续发展。该地区的软土层厚度大，一般厚度可达10～30m，主要由上部沼泽相淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土及下部漫滩相具夹砂结构的淤泥质粉质粘土、软~流塑状态的粉质粘土等组成。其工程特性表现为：（1）地基承载力低、变形大；（2）软土具有的蠕变性及触变性；（3）软土地基变形延续时间长等复杂工程特性。此外，该区软土的透水性微弱（一般综合渗透系数K=10^-6cms），排水固结非常缓慢，地基变形延续时间长；漫滩相软土具夹砂结构特征，土质均匀性差，容易引起地基不均匀变形。南京市已建成或规划的地铁站点中位于长江漫滩区内的多达100个，两条过江隧道也都位于该区，此外，南京江北新区以及河西经济区等多个国家级重点工程都分布于该区域。因此，有必要对该区域软土的抗剪强度特性开展研究。

2. 研究内容

本课题以南京长江漫滩相软土为研究对象，室内试验与理论分析相结合，开展不同固结条件对南京长江漫滩相软土不排水抗剪强度影响的试验研究，具体研究内容如下：

基于土的抗剪强度理论，考虑固结条件对软土结构的影响，研究固结应力与固结程度等因素对不排水抗剪强度的影响规律。运用直剪仪控制固结应力及固结程度，待达到指定固结条件后，对土样开展不排水直剪试验，探讨不同固结条件与不排水抗剪强度的相关性。

3. 具体实施方案

选取满足原状土试验要求的软土试样进行下列工作：

1.对软土做常规物理性试验，得到土样密度、含水量、比重等数据；

2.以试样沉降变形量作为直剪仪上对软土不同固结度的评判方法和指标；

3.利用直剪仪，模拟各种固结应力和固结程度对南京长江漫滩相软土进行不排水剪切试验，具体试验工况见表1。

表1 试验工况表

4.根据如下公式求得剪应力，

式中 t试样所受的剪应力（kPa）；

R测力计量表读数（0.01mm）。

然后以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移关系曲线，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，得到不同固结条件下软土的不排水抗剪强度

5.对所得不排水抗剪强度与对应的固结条件进行分析，得到不同固结条件下软土的直剪强度试验研究结论。