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

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。

本课题利用英国GDS空心圆柱扭剪仪和自主研发的交通荷载模型试验装置（ZL2010101208210），针对饱和软粘土在超载预压和交通荷载作用产生的超固结特性，研究循环荷载作用下超固结饱和软粘土的动强度、变形特性，确定不同条件下超固结饱和软粘土的临界循环应力比、动强度破坏准则以及应变和孔压发展规律，揭示超载预压时间和卸载速率对超固结饱和软粘土动力特性影响，探索超固结饱和软粘土地基在循环荷载下的工作机理，从而更准确的反映超固结饱和软粘土在循环荷载作用下的工作性状，在此基础上，引入反应超固结土动力特性的参数，建立交通荷载作用下超固结土沉降计算经验方程，结合交通荷载模型试验装置对提出的经验方程进行验证和优化，提出交通荷载作用下超固结饱和软粘土的沉降计算理论。上述课题具有广泛的工程应用前景和重大的经济价值。

通过大数目循环三轴试验，研究了超固结比对饱和软粘土回弹模量的影响。得出了回弹模量随着围压、动应力和超固结比的关系式，为进行动力有限元分析提供了基础。研究了超固结比对饱和软粘土累积应变的影响。进行了加载次数为50000次的动三轴试验。对已有的经验模型进行了修正，在参数分析中考虑到了超固结比的影响。建立了考虑软粘土超固结特性的长期沉降计算方法。通过正常固结饱和软黏土在不同循环动应力比下的部分排水变围压循环加载试验，分析了部分排水条件下，饱和软黏土的变形特性，并和之前进行的大周数不排水循环试验结果进行对比分析，在试验基础上，提出了一个拟合部分排水条件下饱和软黏土永久体应变与循环周次关系的数学方程。通过对正常固结试样在部分排水条件下，在不同循环动应力和循环围压耦合作用下累积塑性应变的分析，进一步建立了可以量化循环围压对永久体应变和永久轴向应变影响的经验公式并用于预测饱和软黏土在交通荷载这种包含循环偏应力和循环围压耦合作用的复杂应力条件下产生的永久变形。通过部分排水条件下，不同超固结比试样的变围压试验，采用和正常固结试验同样的处理方法，建立了综合考虑超固结比（OCR）和变围压的路基土体长期沉降计算方法。 2100433B