岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 373-380.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0417

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

偏压固结下碱渣土循环累积孔压及强度弱化规律研究

王元战1,龚晓龙1, 2,王轩2,陈艳萍2,谢涛3   

  1. 1. 天津大学 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300354;2. 天津港集团有限公司,天津 300461; 3. 中国电建华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122
  • 收稿日期:2022-03-31 接受日期:2022-06-30 出版日期:2023-02-10 发布日期:2023-02-17
  • 作者简介:王元战,男,1958年生,博士,教授,博士生导师,主要从事港口海岸与近海结构设计理论和方法、土与结构相互作用、结构振动分析理论和方法等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51979191);天津港科技计划项目(No. 2020-165)

Study on cyclic cumulative pore pressure and strength evolution of soda residue soil under anisotropic consolidation

WANG Yuan-zhan1, GONG Xiao-long1, 2, WANG Xuan2, CHEN Yan-ping2, XIE Tao3   

  1. 1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300354, China; 2. Tianjin Port (Group) Co., Ltd., Tianjin 300461, China; 3. PowerChina Huadong Engineering Corporation Limited, Hangzhou, Zhejiang 311122, China
  • Received:2022-03-31 Accepted:2022-06-30 Online:2023-02-10 Published:2023-02-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51979191) and the Science and Technology Plan Project of Tianjin Port (2020-165).

摘要: 碱渣是氨碱法制纯碱时排出的固体废弃物,经适当的加固处理后作为工程填垫土可以有效解决占地和污染问题。碱渣土的力学性质不稳定,在循环荷载作用下强度会发生明显弱化,导致承载力大幅降低。以天津港地区回填碱渣土为研究对象,开展了系列动三轴试验,以固结围压、动应力比和偏压固结比为试验变量,研究了不同应力组合下碱渣土中循环累积孔压发展规律以及循环后碱渣土不排水强度演化规律。基于等效超固结模型,引入强度弱化系数β,建立了考虑偏压固结比和动应力比影响的碱渣土循环强度弱化模型;引入强度提升系数a,建立了考虑偏压固结过程和循环加载过程耦合影响的碱渣土强度演化模型,并通过试验数据验证了模型的正确性。

关键词: 碱渣, 固体废弃物, 循环荷载, 偏压固结, 循环累积孔压, 不排水剪切强度

Abstract:

Soda residue (SR) is a kind of solid wastes produced in the process of soda with the method of ammonia-soda. As a ground backfill soil, SR can effectively solve the problems of land occupation and pollution after appropriate reinforcement and treatment. However, because of the poor stability of physical and mechanical properties, the material strength of SR would be weaken obviously under the action of cyclic loading such as mobile machinery loading, which will reduce the bearing capacity of SR foundation. In this study, dynamic triaxial compression tests were performed on the undisturbed SR derived from Tianjin Port. Then, the cyclic cumulative pore pressure variation and undrained shear strength variation of SR under different stress conditions were discussed. Based on Yasuhara equivalent overconsolidation model, a cyclic strength weakening model of SR considering the influence of anisotropic consolidated ratio and dynamic stress ratio was established by using strength weakening coefficient β to quantify the weakening effect of cyclic loading on the strength of material. On this basis, a strength evolution model of SR considering the coupling effect of anisotropic consolidation process and cyclic loading process was established by using strength enhancement coefficient a to quantify the effect of anisotropic consolidation process on the strength of material. The accuracy of this model was validated by comparing the experimental measurements with the model calculation results.

Key words: soda residue, solid wastes, cyclic loading, anisotropic consolidated, cyclic cumulative pore pressure, undrained shear strength

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