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(fā)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(shù)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(tài)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(huán)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(jù)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(jīng)過大量試驗與數(shù)據(jù)統(tǒng)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(shù)

軟土抗剪強度用c′、f′兩個參數(shù)表示,此參數(shù)隨加荷時間及排水條件變化而改變,在實際應用中應根據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生超靜孔隙水壓力,隨著時間的推移,孔隙水逐漸排除,而產(chǎn)生滲透固結,地表面由此產(chǎn)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(fā)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(fā)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(jù)。

參考文獻

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