王元戰(zhàn)，楊攀博，孫熙平，崔衍強(qiáng)

(1.天津大學(xué)天津市港口與海岸工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072；2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所水工構(gòu)造物檢測(cè)、診斷與加固技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456)

多因素下濱海軟黏土循環(huán)后強(qiáng)度弱化研究及應(yīng)用

王元戰(zhàn)1，楊攀博1，孫熙平2，崔衍強(qiáng)2

(1.天津大學(xué)天津市港口與海岸工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072；2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所水工構(gòu)造物檢測(cè)、診斷與加固技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456)

隨著近海工程向深水化、大型化發(fā)展，波浪循環(huán)荷載作用下軟黏土地基弱化問題越來越受到關(guān)注。文章以煙臺(tái)港原狀淤泥質(zhì)黏土為研究對(duì)象，通過動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了不同圍壓、動(dòng)應(yīng)力和靜偏應(yīng)力影響下循環(huán)后不排水抗剪強(qiáng)度弱化規(guī)律和應(yīng)力路徑發(fā)展規(guī)律。在此基礎(chǔ)上考慮實(shí)際工程中的土體狀況，增加了固結(jié)度這一新的影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明存在固結(jié)度臨界動(dòng)應(yīng)力比0.2，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于等于0.2時(shí)，固結(jié)度對(duì)于土體強(qiáng)度弱化的影響基本一致；當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比大于0.2時(shí)，固結(jié)度對(duì)于強(qiáng)度弱化的影響突然加速。根據(jù)試驗(yàn)規(guī)律建立了綜合考慮圍壓、動(dòng)應(yīng)力、靜偏應(yīng)力和固結(jié)度的多因素影響下不排水抗剪強(qiáng)度弱化公式，并采用擬靜力方法將公式應(yīng)用于煙臺(tái)港防波堤數(shù)值模型的計(jì)算中，結(jié)果表明考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)的計(jì)算方法更加接近工程實(shí)際。

軟黏土；循環(huán)荷載；強(qiáng)度弱化；固結(jié)度；數(shù)值模型

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的近海工程投入建設(shè)，工程的深水化、大型化以及工程環(huán)境的復(fù)雜化對(duì)結(jié)構(gòu)的地基穩(wěn)定性提出了更高的要求。而我國(guó)沿海和近海地區(qū)普遍分布著軟黏土地基，波浪動(dòng)荷載作用所引起的軟黏土地基強(qiáng)度弱化問題日益突出。如渤海6號(hào)沉墊式鉆井平臺(tái)，在一次風(fēng)暴中由于軟土地基強(qiáng)度弱化發(fā)生了1.6 m的沉降和2 m左右的滑移，平臺(tái)失穩(wěn)導(dǎo)致井口剪斷，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失［1］。因此研究循環(huán)荷載作用下濱海軟黏土強(qiáng)度弱化特性具有十分重要的意義。

在循環(huán)后不排水強(qiáng)度弱化的相關(guān)研究中，Chu等［2］分析了震后框架結(jié)構(gòu)地基失穩(wěn)的原因，并通過相關(guān)試驗(yàn)指出地震后黏土層存在明顯的循環(huán)弱化效應(yīng)；Anderson等［3］對(duì)Drammen黏土進(jìn)行了大量的動(dòng)三軸試驗(yàn)，提出飽和軟黏土循環(huán)荷載作用后不排水抗剪強(qiáng)度退化值一般小于25%；Yasuhara等［4］在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了循環(huán)荷載作用下不排水強(qiáng)度退化的等效超固結(jié)比公式。國(guó)內(nèi)方面，鄭剛等［5］針對(duì)天津軟黏土，研究了動(dòng)應(yīng)力、循環(huán)次數(shù)等因素對(duì)軟黏土的循環(huán)后不排水強(qiáng)度的影響；閆澍旺等［6-7］在研究中增加了靜偏應(yīng)力這一影響因素；汪小平等［8］針對(duì)杭州典型軟黏土，研究了循環(huán)荷載作用后正常固結(jié)和超固結(jié)飽和軟黏土的不排水強(qiáng)度變化規(guī)律。

以往的研究成果為分析軟黏土循環(huán)后不排水強(qiáng)度提供了可靠依據(jù)，研究中考慮了圍壓、動(dòng)應(yīng)力、靜偏應(yīng)力、循環(huán)次數(shù)以及超固結(jié)比等因素的影響。但是在實(shí)際工程中，地基土體有時(shí)會(huì)因?yàn)樗芰吓潘宕蛟O(shè)不合理等問題排水不暢，土體并未完全固結(jié)。而以往遇到這個(gè)問題則考慮偏危險(xiǎn)情況，認(rèn)為土體沒有固結(jié)，忽略了土體已具有的一定的固結(jié)程度，這樣的做法是偏保守的。所以本文在考慮圍壓、動(dòng)應(yīng)力和靜偏應(yīng)力對(duì)于土體循環(huán)后不排水強(qiáng)度影響的基礎(chǔ)上，增加了固結(jié)度這一新的影響因素，比較全面的分析了多因素作用下土體的強(qiáng)度弱化規(guī)律。并采用擬靜力方法，將得到的多因素循環(huán)后不排水強(qiáng)度弱化規(guī)律應(yīng)用于煙臺(tái)防波堤數(shù)值模型的計(jì)算當(dāng)中，為煙臺(tái)港防波堤工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

1 試驗(yàn)方案

試樣土樣是取自煙臺(tái)港的原狀土，土層深度為泥面下2～5 m，土質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土，土樣物理性質(zhì)指標(biāo)見表1。室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)采用英國(guó)GDS動(dòng)態(tài)循環(huán)三軸試驗(yàn)儀，該儀器操作簡(jiǎn)便，精度高，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控整個(gè)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過程，相關(guān)參數(shù)全部由系統(tǒng)自動(dòng)化控制，性能可靠。

原狀土試樣直徑為39.1 mm，高度為80 mm。飽和方式為抽真空飽和，飽和后對(duì)土樣進(jìn)行B檢測(cè)來檢驗(yàn)飽和度，若飽和度達(dá)不到98%，則進(jìn)行反壓飽和，通過增加反壓來提高土樣內(nèi)空氣的溶解度，從而使得飽和度達(dá)到要求。試驗(yàn)具體步驟如下：

（1）土樣首先在一定的圍壓σc下做等向固結(jié)，并通過控制孔壓u的消散來控制土樣的固結(jié)度，固結(jié)度Sr定義如公式（1）所示。試驗(yàn)上的具體操作是不斷的交替開關(guān)排水閥，每開關(guān)一次排水閥，待孔壓穩(wěn)定后，對(duì)比當(dāng)前孔壓和目標(biāo)孔壓，直到當(dāng)前孔壓消散到目標(biāo)孔壓為止。

表1 土樣物理性質(zhì)指標(biāo)Tab.1 Physical property indexes of soil

（2）土樣固結(jié)完成后，對(duì)土樣施加靜偏應(yīng)力σj，待試樣變形達(dá)到穩(wěn)定后，再施加動(dòng)應(yīng)力σd，此階段均為不排水狀態(tài)。其中，σj相當(dāng)于結(jié)構(gòu)物在地基中引起的附加靜應(yīng)力，σd用以模擬波浪荷載。試驗(yàn)循環(huán)荷載采用正弦波，荷載周期根據(jù)實(shí)際波浪情況取為8 s。考慮到土樣達(dá)到循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)，循環(huán)次數(shù)為1 500次。

（3）振動(dòng)結(jié)束，取振動(dòng)產(chǎn)生的累積動(dòng)應(yīng)變?yōu)棣興，隨后開始不排水剪切，當(dāng)總應(yīng)變達(dá)到15%時(shí)停止剪切，最終得到循環(huán)荷載作用后土體的不排水抗剪強(qiáng)度強(qiáng)度折減系數(shù)為未加動(dòng)荷載的不排水抗剪強(qiáng)度。試驗(yàn)過程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)加載過程圖Fig.1 Loading process diagram of test

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)過程中考慮了不同圍壓、動(dòng)應(yīng)力比、靜偏應(yīng)力比和固結(jié)度的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。其中r=σd/ σc為動(dòng)應(yīng)力比，h=σj/σc為靜偏應(yīng)力比。

2.1 圍壓的影響

圖2為不同圍壓，相同動(dòng)應(yīng)力比下歸一化應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線。從圖2中可以看出在相同動(dòng)應(yīng)力比下，不同圍壓振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)變基本相同，歸一化應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線發(fā)展趨勢(shì)基本一致，最后的強(qiáng)度折減系數(shù)也比較接近。即在土層所處2～5 m的深度范圍內(nèi)，當(dāng)應(yīng)力比一定時(shí)，圍壓對(duì)于土體循環(huán)后不排水強(qiáng)度折減的影響并不是十分明顯，這與霍海峰［9］的研究成果一致。由此在研究中以35 kPa圍壓為主要研究對(duì)象，并可將35 kPa圍壓下得到的強(qiáng)度折減規(guī)律應(yīng)用于整個(gè)土層之中。

2.2 動(dòng)應(yīng)力和靜偏應(yīng)力的影響

圖3為不同靜偏應(yīng)力比下，折減系數(shù)與動(dòng)應(yīng)力比關(guān)系曲線。從圖3中可以看出，土樣的強(qiáng)度隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大而衰減，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于等于0.3時(shí)，土樣的循環(huán)后不排水強(qiáng)度衰減不明顯，而動(dòng)應(yīng)力比增大到0.4時(shí)，土樣強(qiáng)度明顯減弱，即強(qiáng)度折減系數(shù)是隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大先緩慢降低再快速降低的曲線變化過程。

圖4反應(yīng)了不同動(dòng)應(yīng)力比條件下，靜偏應(yīng)力比對(duì)于土樣不排水強(qiáng)度的影響。從圖4中可以看出，強(qiáng)度折減系數(shù)隨著靜偏應(yīng)力的增大而降低，且基本呈線性關(guān)系。

表2 試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of tests

圖2r=0.4，不同圍壓下歸一化應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.2 Relations of normalized stress versus strain under different confining stress when r is 0.4

圖3 不同靜偏應(yīng)力比下，折減系數(shù)與動(dòng)應(yīng)力比關(guān)系曲線Fig.3 Relationship between strength reduction factor and dynamic stress ratio under different deviator stress ratios

對(duì)圍壓35 kPa，100%固結(jié)度下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，即表2中7～18試驗(yàn)組，可以得到強(qiáng)度折減系數(shù)與振動(dòng)產(chǎn)生的累積動(dòng)應(yīng)變之間的相互關(guān)系，如圖5所示?？梢钥闯觯?dāng)動(dòng)應(yīng)變小于2%時(shí)，不排水強(qiáng)度衰減較小，保持在10%以內(nèi)。即可以認(rèn)為存在臨界動(dòng)應(yīng)變2%，當(dāng)εd小于2%時(shí)，靜強(qiáng)度衰減有限，在工程上可以忽略；當(dāng)εd大于2%時(shí)，不排水強(qiáng)度隨動(dòng)應(yīng)變的增加而降低。

圖4 不同動(dòng)應(yīng)力比下，折減系數(shù)與靜偏應(yīng)力比關(guān)系曲線Fig.4 Relationship between strength reduction factor and deviator stress ratio under different dynamic stress ratios

圖5 折減系數(shù)與動(dòng)應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.5 Relationship between strength reduction factor and dynamic strain

2.3 固結(jié)度的影響

以上均為土樣處于完全固結(jié)狀態(tài)的試驗(yàn)結(jié)果。而實(shí)際工程中，地基土體有時(shí)因排水不暢并未完全固結(jié)。為分析不同固結(jié)度時(shí)，土體循環(huán)后不排水強(qiáng)度的衰減情況，本文進(jìn)行了不固結(jié)、固結(jié)度33%。固結(jié)度66%和完全固結(jié)4種固結(jié)狀態(tài)的動(dòng)三軸試驗(yàn)。對(duì)得到的強(qiáng)度折減系數(shù)進(jìn)行分析，得到不同固結(jié)度下折減系數(shù)與動(dòng)應(yīng)力比之間的關(guān)系曲線，如圖6所示，其中Sr=0，r=0.3這點(diǎn)在循環(huán)中土樣已經(jīng)損壞。從圖6中可以看出固結(jié)度一定時(shí)，土體的循環(huán)后不排水強(qiáng)度隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大而降低，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力較小時(shí)，衰減不明顯，動(dòng)應(yīng)力較大時(shí)，衰減速率加快，且固結(jié)度越小，衰減的越快。

圖7為不同動(dòng)應(yīng)力比下折減系數(shù)與固結(jié)度關(guān)系曲線，可以看出折減系數(shù)隨著固結(jié)度的降低而減小，呈線性關(guān)系。且動(dòng)應(yīng)力比r=0.3的直線斜率與其他3條直線存在明顯差異，即存在固結(jié)度臨界動(dòng)應(yīng)力比0.2，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于等于0.2時(shí)，固結(jié)度對(duì)于折減系數(shù)的影響基本是一致的；當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比大于0.2時(shí)，固結(jié)度對(duì)于折減系數(shù)的影響突然加速，折減系數(shù)隨著固結(jié)度的降低快速下降。

圖6 不同固結(jié)度下，折減系數(shù)與動(dòng)應(yīng)力比關(guān)系曲線Fig.6 Relationship between strength reduction factor and dynamic stress ratio under different consolidation degrees

圖7 不同動(dòng)應(yīng)力比下，折減系數(shù)與固結(jié)度關(guān)系曲線Fig.7 Relationship between strength reduction factor and consolidation degree under different dynamic stress ratios

2.4 應(yīng)力路徑分析

圖8為循環(huán)荷載作用后不排水剪切過程的應(yīng)力路徑，其中p′=(σ1′+2σ3′)/3，q′=(σ1′-σ3′)。從圖8中可以看出無(wú)循環(huán)荷載作用的土樣剪切時(shí)的應(yīng)力路徑為S型。這是因?yàn)榧羟兄休S向應(yīng)力的增加使得p′增大，而超孔壓的產(chǎn)生又會(huì)使p′減小。在第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前，軸向應(yīng)力對(duì)p′的增加作用占主導(dǎo)地位，應(yīng)力路徑向外凸出。此后，超孔壓增長(zhǎng)其對(duì)p′的抑制作用占優(yōu)，使得曲線反向發(fā)展。到達(dá)剪切的后期，超孔壓將下降，有效應(yīng)力再次增大，最終呈現(xiàn)出S型的應(yīng)力路徑。

對(duì)各工況下不排水剪切過程的應(yīng)力路徑進(jìn)行比較，可以看出，循環(huán)荷載作用后，應(yīng)力路徑逐漸向左偏移，路徑S型特點(diǎn)減弱，表現(xiàn)出與超固結(jié)土相似的應(yīng)力路徑特點(diǎn)，即擬超固結(jié)現(xiàn)象。這與Yasuhara［4］、王淑云［10-11］等的試驗(yàn)結(jié)果是一致的。同時(shí)動(dòng)應(yīng)力比越大，應(yīng)力路徑左偏越嚴(yán)重，擬超固結(jié)現(xiàn)象越明顯，土體強(qiáng)度弱化越嚴(yán)重。靜偏應(yīng)力的增加也會(huì)加重?cái)M超固結(jié)現(xiàn)象，降低折減系數(shù)。

圖8 循環(huán)后不排水剪切應(yīng)力路徑Fig.8 Undrained triaxial test stress paths after process of dynamic loading

3 強(qiáng)度弱化原因與公式擬合

根據(jù)經(jīng)典的莫爾庫(kù)侖理論，如公式（2），土體強(qiáng)度主要體現(xiàn)在內(nèi)摩擦角φ和黏聚力c上。動(dòng)力循環(huán)過程中，土顆粒間的膠結(jié)作用受到不同程度的擾動(dòng)，膠結(jié)力降低，黏聚力c減弱；另一方面，由于循環(huán)荷載作用，土體中孔壓上升，導(dǎo)致有效應(yīng)力降低，土體將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性重塑，內(nèi)摩擦角φ發(fā)生變化。同時(shí)振動(dòng)過程中土顆粒之間的摩擦?xí)?dǎo)致顆粒局部邊角破碎、折斷，這些都導(dǎo)致了軟黏土循環(huán)后不排水強(qiáng)度的弱化。

τ=σtanφ+c（2）

從試驗(yàn)結(jié)果分析可知，強(qiáng)度折減系數(shù)隨著動(dòng)應(yīng)力比的增加成加速下降的趨勢(shì)，隨著靜偏應(yīng)力比的增加線性降低，同時(shí)隨著固結(jié)度的上升線性增加。根據(jù)以上特點(diǎn)，對(duì)折減強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)公式擬合，得到綜合反映圍壓、動(dòng)應(yīng)力、靜偏應(yīng)力和固結(jié)度的強(qiáng)度折減計(jì)算公式，即公式（3），相關(guān)系數(shù)R2=0.96，擬合結(jié)果如圖9、10所示。

圖9 不同靜偏應(yīng)力比下，擬合曲線與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.9 Fitting curves of strength versus practical testing under different deviator stress ratios

圖10 不同固結(jié)度下，擬合曲線與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.10 Fitting curves of strength versus practical testing under different consolidation degrees

關(guān)于公式的適用范圍，試驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)動(dòng)應(yīng)力比達(dá)到或者超過0.5時(shí)，軟黏土在初始的一些動(dòng)力循環(huán)內(nèi)累積動(dòng)應(yīng)變迅速增大，土樣強(qiáng)度急劇下降，且累積應(yīng)變隨著循環(huán)的進(jìn)行不斷增大，無(wú)法達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的循環(huán)狀態(tài)，體現(xiàn)出與小應(yīng)力比時(shí)能夠達(dá)到穩(wěn)定循環(huán)狀態(tài)完全不同的特點(diǎn)，如圖11所示。所以存在臨界動(dòng)應(yīng)力比0.5，軟黏土的動(dòng)力特性在循環(huán)應(yīng)力比高于與低于臨界循環(huán)應(yīng)力比時(shí)有較大的不同。所以本文提出的公式僅適用于小動(dòng)應(yīng)力比情況，即循環(huán)動(dòng)應(yīng)力比在0至0.4之間。根據(jù)本文依托的實(shí)際工況，港口工程中波浪力相比于土體固結(jié)應(yīng)力和上部結(jié)構(gòu)重力來說較小，其范圍在臨界循環(huán)應(yīng)力比之內(nèi)，可以應(yīng)用該公式。

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概況

考慮波浪荷載作用下地基土體的強(qiáng)度弱化效應(yīng)，本文采用擬靜力方法對(duì)煙臺(tái)港防波堤工程典型斷面進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算軟件選用ABAQUS，斷面尺寸及土層分布情況如圖12，各層土體詳細(xì)物理指標(biāo)見表3。荷載條件為結(jié)構(gòu)重力和波浪力。

4.2 考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)的模型計(jì)算

圖11 不同動(dòng)應(yīng)力比下，累積動(dòng)應(yīng)變與循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線Fig.11 Relationship between accumulated strain and cycle times under different dynamic stress ratios

圖12 防波堤斷面及土層分布Fig.12 Breakwater section and soil depth distribution

根據(jù)土層資料可知，泥面下2～5 m的淤泥質(zhì)黏土層為軟弱土層，循環(huán)荷載作用下土體強(qiáng)度弱化顯著。而砂層和其他土層弱化效應(yīng)比較微弱，計(jì)算中強(qiáng)度不予折減。實(shí)際工程中，雖然在該土層打設(shè)了塑料排水板，但由于排水板數(shù)量少，間距大，地基土體排水不暢，孔壓尚未完全消散。由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)孔壓資料可知，土層的固結(jié)度Sr在0.8左右。

對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)力狀態(tài)分析，首先對(duì)模型施加土體自重，從而得到地基中的初始自重應(yīng)力場(chǎng)σc。隨后施加上部結(jié)構(gòu)自重，得到由上部結(jié)構(gòu)作用產(chǎn)生的各單元應(yīng)力增量，即附加靜偏應(yīng)力場(chǎng)σj。最后加載波浪力，同樣得到由波浪作用產(chǎn)生的各單元應(yīng)力增量σd。由應(yīng)力狀態(tài)分析得到的淤泥質(zhì)黏土層各單元的固結(jié)壓力σc、附加靜偏應(yīng)力σj、附加動(dòng)應(yīng)力σd以及實(shí)測(cè)得到的0.8固結(jié)度，通過公式（3）計(jì)算得到各個(gè)單元的強(qiáng)度折減系數(shù)，并對(duì)各單元土體的強(qiáng)度進(jìn)行折減。折減后重新進(jìn)行有限元計(jì)算，得到考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)的模型計(jì)算結(jié)果。

圖13為不考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)的防波堤沉降云圖，圖14為考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)的防波堤沉降云圖。從圖13中可以看出，考慮地基土體強(qiáng)度弱化，結(jié)構(gòu)沉降增大，建筑物偏于危險(xiǎn)。不考慮弱化效應(yīng)的沉箱平均沉降為0.54 m，而考慮弱化效應(yīng)的沉箱平均沉降為0.66 m，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉箱沉降為0.7 m，由此可見考慮地基土體強(qiáng)度弱化效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果更加接近工程實(shí)際。

表3 土層土體參數(shù)表Tab.3 Parameter list of soil in different layers

圖13 不考慮弱化效應(yīng)防波堤沉降云圖Fig.13 Settlement of breakwater without considering the effect of strength weakening

圖14 考慮弱化效應(yīng)防波堤沉降云圖Fig.14 Settlement of breakwater considering the effect of strength weakening

4.3 固結(jié)度的影響

以上為土層固結(jié)度為0.8時(shí)考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，不同固結(jié)度時(shí)考慮弱化效應(yīng)防波堤的沉降情況如表4所示。可見，隨著固結(jié)度的降低，防波堤沉降增大，且增大速率明顯加快。所以在工程中對(duì)土層進(jìn)行有效的加固十分重要。

由以上計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)工程面臨地基土體土質(zhì)較差，波高浪急的情況時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)中根據(jù)地基土體固結(jié)狀況，考慮其循環(huán)弱化效應(yīng)，以使設(shè)計(jì)留有足夠的安全系數(shù)。同時(shí)在施工中可采用加設(shè)塑料排水板增加土體固結(jié)度或者增加開挖深度換填軟弱土層等處理方式，減弱土體的循環(huán)弱化效應(yīng)，保證結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

表4 不同固結(jié)度下沉降統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Parameter list of settlement under different consolidation degrees

5 結(jié)論

本文通過開展煙臺(tái)港淤泥質(zhì)黏土動(dòng)三軸試驗(yàn)及擬靜力數(shù)值模型計(jì)算，得到結(jié)論如下：

（1）2～5 m的淤泥質(zhì)黏土層內(nèi)，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比一定時(shí)，不同圍壓下的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)基本一致，即圍壓對(duì)于循環(huán)后強(qiáng)度折減的影響不明顯。

（2）隨著動(dòng)應(yīng)力比的增加，淤泥質(zhì)黏土循環(huán)后不排水抗剪強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，且動(dòng)應(yīng)力比值較大時(shí)強(qiáng)度有較大幅度的衰減。靜偏應(yīng)力比增大，強(qiáng)度折減系數(shù)降低，且基本呈線性關(guān)系。

（3）隨著土體固結(jié)度的降低，淤泥質(zhì)黏土強(qiáng)度折減系數(shù)降低，呈線性關(guān)系。且存在臨界動(dòng)應(yīng)力比0.2，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于等于0.2時(shí)，固結(jié)度對(duì)于折減系數(shù)的影響基本是一致的；當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比大于0.2時(shí)，固結(jié)度對(duì)于折減系數(shù)的影響突然加速，折減系數(shù)隨著固結(jié)度的降低快速下降。

（4）土體經(jīng)循環(huán)后的應(yīng)力路徑表現(xiàn)為超固結(jié)特點(diǎn)，即擬超固結(jié)現(xiàn)象。且動(dòng)應(yīng)力比和靜偏應(yīng)力比越大，這種擬超固結(jié)現(xiàn)象越明顯。

（5）在煙臺(tái)港防波堤數(shù)值模型計(jì)算中應(yīng)用擬合得到的多因素強(qiáng)度弱化公式，模型計(jì)算結(jié)果更為貼近工程實(shí)際。建議在工程設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度弱化效應(yīng)，并在施工中通過對(duì)土體的加固和換填減弱強(qiáng)度弱化對(duì)于結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性的影響。

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遼寧省今年劃定海洋生態(tài)紅線

本刊從遼寧省海洋與漁業(yè)廳獲悉，目前，渤海近岸海域已有近半海域面積劃定生態(tài)紅線，2015年年底前將完成黃海近岸海域的紅線劃定工作。據(jù)悉，去年遼寧省建立并實(shí)施渤海海洋生態(tài)紅線制度，確立了34個(gè)生態(tài)紅線區(qū)，面積占近岸海域面積的45.2%，新建6個(gè)海洋特別保護(hù)區(qū)，近岸海域水質(zhì)監(jiān)測(cè)站位增加到86個(gè)，入海排污口監(jiān)測(cè)頻次增加到6次，組織了4個(gè)區(qū)域海洋工程環(huán)境影響跟蹤監(jiān)測(cè)。2015年，該省將繼續(xù)完善海洋生態(tài)紅線制度，黃海近岸海域的紅線劃定擬在年底前完成。同時(shí)還將完善海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目準(zhǔn)入制度，擬定近岸海洋環(huán)境污染物總量控制制度，制定規(guī)范用海和破壞海洋生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。（殷缶，梅深）

遼寧推進(jìn)落實(shí)重大涉海建設(shè)項(xiàng)目

本刊從遼寧省海洋與漁業(yè)廳獲悉，為推進(jìn)落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于近期支持東北振興若干重大政策舉措的意見》中確定的重大涉海建設(shè)項(xiàng)目，遼寧省海洋與漁業(yè)廳于2015年3月23日召開重大涉海建設(shè)項(xiàng)目推進(jìn)調(diào)度會(huì)。會(huì)議聽取了重大項(xiàng)目總體建設(shè)情況、項(xiàng)目進(jìn)展和下一步用海計(jì)劃等，并對(duì)推進(jìn)重大涉海項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行了安排部署。會(huì)議強(qiáng)調(diào)，要將重大涉海項(xiàng)目建設(shè)納入到海域使用重點(diǎn)保障內(nèi)容中來，認(rèn)真制訂推進(jìn)方案，有序、有重點(diǎn)地協(xié)調(diào)推進(jìn)各項(xiàng)工作。建立重大涉海項(xiàng)目建設(shè)推進(jìn)協(xié)調(diào)機(jī)制和項(xiàng)目進(jìn)展信息通報(bào)制度，落實(shí)責(zé)任分工，提高項(xiàng)目審批效率。（殷缶，梅深）

Research and application on strength weakening character of littoral soft clay affected by cyclic loading under different influencing factors

WANG Yuan?zhan1,YANG Pan?bo1,SUN Xi?ping2,CUI Yan?qiang2
（1.Tianjin Key Laboratory of Port and Ocean Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Key Laboratory of Harbor&Marine Structure Safety,Ministry of Transport,Tianjin 300456,China）

With the development of offshore engineering，strength reduction of soft clay foundation under cy?clic loading is attracting more attention.By means of performing cyclic triaxial test on muddy clay taken from Yan?tai littoral zone,undrained shear strength weakening and stress path of clay has been studied in different confining stress,deviator stress and dynamic stress.Given the actual soil condition in the engineering,the effect of consolida?tion degree has also been studied.Critical dynamic stress ratio has been found in the test.When the dynamic stress ratio is less than or equal to 0.2,strength reduction is affected by consolidation degree identically.On the contrary, when the dynamic stress ratio is greater than 0.2,consolidation degree has great influence on strength reduction.Ac?cording to the test,a strength weakening formula which contains different influencing factors was put forward.Then the formula was applied to the numerical model of breakwater in Yantai Port by using pseudo?static method.The re?sults show that the calculation method with strength weakening is more close to the engineering practice.

soft clay;cyclic loading;strength weakening;consolidation degree;numerical model

TV 331

A

1005-8443（2015）02-0153-08

2014-10-24；

2015-01-04

國(guó)家自然科學(xué)基金（51279128）；交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目（2013328224070）

王元戰(zhàn)（1958-），男，天津市人，教授，博導(dǎo)，主要從事港口海岸與近海結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法、土與結(jié)構(gòu)相互作用、結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析理論和方法等方面的研究工作。

Biography：WANG Yuan?zhan（1958?），male，professor.