砂泥巖混合填料濕化變形與沉降計算方法

云海浪， 韓文喜， 王 波， 張日華， 胡倫俊

(1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院， 成都 610059； 2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059； 3.河北建設(shè)勘察研究院有限公司， 石家莊 050000； 4.中國建筑西南勘察設(shè)計院有限公司， 成都 610000)

西南地區(qū)砂泥巖填料作為混合填筑材料，由于雨水的侵入作用使得該填筑體強(qiáng)度降低，經(jīng)常發(fā)生濕化變形，對工程存在巨大安全隱患。目前，很多學(xué)者對軟巖和堆石料濕化變形特性進(jìn)行研究。其中，劉輝[1]采用雙線法對變質(zhì)軟巖軸向濕化變形和濕化體變規(guī)律展開分析，并通過擬合提出濕化變形經(jīng)驗(yàn)公式；殷坤垚等[2]對風(fēng)干和飽和狀態(tài)軟巖填料進(jìn)行試驗(yàn)，通過分析圍壓對濕化變形規(guī)律的影響，得出濕化變形發(fā)展分為兩個階段；李青山等[3]對巴東組土料進(jìn)行不同壓實(shí)度、不同圍壓的濕化變形試驗(yàn)，得出濕化變形隨濕化點(diǎn)偏應(yīng)力增大而增大，附加軸向應(yīng)變隨圍壓增大而減??；丁艷輝等[4]對土石壩堆石料展開快速濕化三軸試驗(yàn)，主要研究堆石料濕化變形的過程、特性及發(fā)生機(jī)制。隨著濕化變形在機(jī)場地基處理中成為重點(diǎn)，部分學(xué)者對砂泥巖類填料的濕化變形機(jī)制進(jìn)行研究。王勝杰[5]闡明填筑體在濕化條件下的沉降機(jī)理并提出避免措施；付泓銳[6]通過砂泥巖三軸剪切試驗(yàn)，探究周期性飽水作用對飽和砂泥巖混合料抗剪特性的影響；楊洋[7]提出了周期性飽水砂泥巖混合料的壓縮試驗(yàn)方法，得出砂泥巖混合料的壓縮流變計算方法。

由于濕化變形對填筑體的變形、穩(wěn)定帶來巨大困擾，學(xué)者在濕化變形機(jī)理的基礎(chǔ)上對變形量以及變形量計算方法展開研究。趙振梁等[8]對斜心墻堆石壩砂巖粗粒料采用單線法進(jìn)行中型三軸濕化變形特性試驗(yàn)，提出濕化變形數(shù)學(xué)模型。周雄雄等[9]采用單線法對粗粒料進(jìn)行試驗(yàn)，提出濕化體變與濕化軸變比值的計算方法和濕化軸變與濕化應(yīng)力水平的雙曲線關(guān)系。楊培浩等[10]將濕化軸向應(yīng)變分為由圍壓引起的應(yīng)變和由偏應(yīng)力引起的應(yīng)變兩部分，分析其規(guī)律提出濕化變形計算公式。介玉新等[11]認(rèn)為在某一應(yīng)力狀態(tài)下的濕化變形是由兩部分，由材料本身剛度引起的濕化變形可用雙線法確定，由濕化引起的附加變形可通過單線法結(jié)合雙線法確定。

為研究西南地區(qū)砂泥巖濕化變形規(guī)律以及濕化后沉降變形，以成都天府國際機(jī)場砂泥巖填料為研究對象，使用GDS三軸試驗(yàn)儀對直徑為300 mm、高度為600 mm的試樣展開濕化變形研究。通過室內(nèi)試驗(yàn)得出砂泥巖濕化變形計算方法，結(jié)合分層總和法進(jìn)行沉降變形計算，并通過數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證。

1 砂泥巖混合料濕化變形試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)所用土料取自成都天府國際機(jī)場T2航站樓南側(cè)附近，均為砂泥巖填料。顏色呈紫紅、磚紅，砂泥結(jié)構(gòu)互層，節(jié)理發(fā)育明顯。根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)得出砂泥巖最優(yōu)配比為7∶3，現(xiàn)場砂泥巖填料的天然含水率為2.68%。最優(yōu)含水率為10.1%，最大干密度為2.01 g/cm3，現(xiàn)場級配曲線如圖1所示。

圖1 級配曲線圖

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)所用砂泥巖混合料的相應(yīng)級配、含水率與現(xiàn)場填料保持一致。試樣均為直徑300 mm、高度600 mm，最大粒徑為60 mm。本次濕化變形飽和樣采用飽和水頭法[12]進(jìn)行飽和，注水水壓為350 kPa，水流從試樣底部注入，從試樣頂部出水口流出，直至流入水量與溢出水量相等為止。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[1-2，13-14]設(shè)計試驗(yàn)方案如表1所示(未設(shè)置平行試驗(yàn))。

表1 試驗(yàn)方案

1.3 試驗(yàn)儀器與試驗(yàn)步驟

本次試驗(yàn)使用最新引進(jìn)英國的GDS三軸試驗(yàn)儀，試驗(yàn)裝置主要由壓力室、軸向加壓設(shè)備、圍壓施加系統(tǒng)、體積和孔隙壓力量測系統(tǒng)和計算機(jī)控制與分析系統(tǒng)幾部分組成，如圖2所示。該套系統(tǒng)吸取了先進(jìn)的機(jī)械制造工藝和自動控制技術(shù)，量測、控制精度高且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化操作。試驗(yàn)主要步驟如下。

圖2 GDS三軸儀

(1)填料加工：在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過風(fēng)干、碾碎、過篩，根據(jù)現(xiàn)場填料所使用的砂泥巖配比和級配制作砂泥巖顆粒試樣原料，配置所需含水率。

(2)試樣制備：制作直徑為300 mm，高度為 600 mm 的試樣，如圖3所示。根據(jù)試樣密度計算，分別稱取各級粒徑下填料質(zhì)量，并配置相應(yīng)含水率進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。試樣?層擊實(shí)，每層裝入等量土料，使用擊實(shí)錘對每層擊實(shí)，達(dá)到每層要求高度 10 cm 時，對表面進(jìn)行拋毛處理，減少人為因素降低試樣強(qiáng)度。

圖3 試樣制備

(3)裝樣：將壓力室放到加載架上，使加載中心與試樣中心、壓力室活塞桿中心在中軸線上，安裝位移傳感器、孔壓傳感器，關(guān)閉孔壓控制器閥門、壓力室排水孔。

(4)試驗(yàn)設(shè)置及運(yùn)行：將位移傳感器歸零，圍壓調(diào)至300 kPa，根據(jù)試樣要求應(yīng)力水平為0.25、0.5、0.75的軸向偏應(yīng)力值。

(5)終止試驗(yàn)：該試驗(yàn)全過程以應(yīng)變速率為 0.1 mm/min 施加軸向偏應(yīng)力，直至軸向應(yīng)變達(dá)15%視為完成試驗(yàn)[15]，破壞后試樣如圖4所示。

圖4 剪切破壞后試樣

2 結(jié)果分析

2.1 濕化應(yīng)力應(yīng)變曲線

整理試驗(yàn)結(jié)果作干樣和濕樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，如圖5所示，軸向應(yīng)變以壓縮為負(fù)，圍壓為300 kPa。

圖5 干樣與飽和樣應(yīng)力應(yīng)變曲線圖

由圖5可知，干樣在300 kPa圍壓下峰值偏應(yīng)力為1 200 kPa，根據(jù)此數(shù)據(jù)可確定濕化試驗(yàn)所施加的應(yīng)力，為最大偏應(yīng)力的0.25、0.5、0.75。在飽和樣剪切試驗(yàn)中，施加約50 kPa的周圍壓力，水流從試樣底部注入，從試樣頂部出水口流出，直至流入水量與溢出水量相等，認(rèn)為其達(dá)到飽和要求，然后在300 kPa進(jìn)行固結(jié)剪切破壞。分析圖中應(yīng)力應(yīng)變曲線可得出的結(jié)論如下。

(1)干樣的最大破壞偏應(yīng)力為1 200 kPa，而飽和樣的最大破壞偏應(yīng)力為750 kPa，干樣濕化后，其強(qiáng)度下降了約1/3。

(2)砂泥巖干樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈軟化型；飽和試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線一直位于干樣的下方，呈現(xiàn)出S型。結(jié)合姜景山等[15-16]、左永振等[17]利用CT手段研究濕化變形，分析其原因可能是由于水的侵入，軟化和潤滑了粗粒土顆粒，顆粒間產(chǎn)生滑動、破碎，顆粒位置發(fā)生重新調(diào)整，導(dǎo)致土顆粒的強(qiáng)度降低，削弱了應(yīng)變硬化。因此隨著應(yīng)變的繼續(xù)增長，應(yīng)力漸漸趨向于一條直線。

2.2 濕化應(yīng)力水平對濕化變形的影響

砂泥巖混合料在0.25、0.5、0.75的應(yīng)力水平下浸水的變形時間曲線如圖6所示。

從圖6可以看出，在施加相應(yīng)的應(yīng)力水平的前2 000 s(33 min)內(nèi)，試樣迅速產(chǎn)生變形，該階段變形快是因?yàn)槭┘雍奢d，且施加的荷載越大，變形越大。(在干樣的三軸剪切試驗(yàn)中已確定干樣在300 kPa圍壓下的峰值破壞應(yīng)力為1 200 kPa，因此試樣在相應(yīng)應(yīng)力水平下不會發(fā)生破壞。)

圖6 砂泥巖填料在不同應(yīng)力水平下的變形時間曲線

保持試樣圍壓、應(yīng)力水平不變，監(jiān)測記錄位移數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)試樣在經(jīng)過5 000 s(80 min)左右后，位移數(shù)據(jù)基本不會發(fā)生變化。待位移數(shù)據(jù)穩(wěn)定后開始向試樣注水，可以發(fā)現(xiàn)趨于穩(wěn)定的試樣開始繼續(xù)發(fā)生變形，經(jīng)過7 h的浸水濕化變形后重新穩(wěn)定，此時可以看出試樣的出水孔在均勻、穩(wěn)定的出水，可以認(rèn)為試樣的濕化已經(jīng)完成。砂泥巖填料干樣、濕樣與濕樣分別在0.25、0.75應(yīng)力水平下的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖7所示，試驗(yàn)可得出以下結(jié)果。

圖7 0.25、0.75應(yīng)力水平下濕樣與干樣、濕樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線

(1)砂泥巖填料在三軸壓縮試驗(yàn)中的應(yīng)力應(yīng)變行為最初遵循干樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線，在經(jīng)受浸水濕化后遵循濕樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

(2)砂泥巖填料在0.25、0.75應(yīng)力水平下，其直線部分為濕化變形期間，在此期間，水在不斷地注入試樣濕化，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)力水平越大，其濕化變形量越大。當(dāng)應(yīng)力水平下濕樣開始濕化時，其偏應(yīng)力會發(fā)生驟降，分析原因可能是水的注入致使試樣內(nèi)部孔隙水壓力升高，使軸向壓力驟降；偏壓力的下降幅度與圍壓、應(yīng)力水平有關(guān)，圍壓越大、應(yīng)力水平越高，其偏應(yīng)力下降幅度越大。

試樣在注水后發(fā)生的變形直至穩(wěn)定，在此期間發(fā)生的變形量認(rèn)為是濕化變形，砂泥巖填料在不同應(yīng)力水平下的濕化變形如圖8所示。

從圖8可以發(fā)現(xiàn)，砂泥巖填料在注水初期的變形增長相對較快，用不到20%的變形時間發(fā)生整體80%的變形量，而后變形放緩慢慢趨于穩(wěn)定。另一方面，在同一圍壓下，濕化變形量隨著濕化應(yīng)力水平的增大而增大，在應(yīng)力水平較大時，濕化變形增加的幅度也比較大。一些學(xué)者分析其中原因，應(yīng)力水平越高時，試樣在注水條件下的顆粒間的接觸、錯動、滑移越大，內(nèi)部應(yīng)力越大，造成的顆粒破碎、顆粒軟化越劇烈[18-19]。此外泥巖土性較軟，強(qiáng)度比砂巖強(qiáng)度差，在較大應(yīng)力水平下會更容易破壞。

圖8 砂泥巖填料在不同應(yīng)力水平下的濕化變形

為了探究濕化應(yīng)力水平對濕化變形的影響，將砂泥巖填料在不同應(yīng)力水平下的濕化變形統(tǒng)計出來，不同應(yīng)力水平下濕化變形如表2所示。

表2 不同應(yīng)力水平下濕化應(yīng)變

分別采用指數(shù)型、線性、對數(shù)型、乘冪型關(guān)系對濕化變形和應(yīng)力水平擬合，其擬合效果如表3所示。

表3 不同擬合類型下擬合效果表

從表3可以看出，濕化變形量與濕化應(yīng)力水平用指數(shù)形式擬合效果最好，表達(dá)式如式(1)所示：

εw=aebs

(1)

式(1)中：εw為濕化變形量，mm；a、b為與材料、圍壓有關(guān)的參數(shù)；s為應(yīng)力水平；e為自然常數(shù)。

可以得出，濕化變形量與濕化應(yīng)力水平從經(jīng)驗(yàn)法上講是符合指數(shù)型關(guān)系的?？梢愿鶕?jù)相關(guān)試驗(yàn)得到a、b值，算出單次濕化變形量。

3 考慮濕化變形的回填區(qū)域沉降變形分析

3.1 考慮濕化變形的沉降變形機(jī)理

通過對成都天府國際機(jī)場飛行區(qū)大鐵(東區(qū))表層、地面、水位、孔隙的監(jiān)測點(diǎn)分析，回填區(qū)域的沉降變形可分為原地面沉降變形、填筑體沉降變形、濕化變形。沉降變形受到上覆荷載、土體性質(zhì)、地下水位等條件的影響。具體可分為以下4部分。

(1)瞬間變形：在土體受荷初期發(fā)生，土體受到荷載發(fā)生剪切變形形成的沉降，變形所用時間短、速率快，堆載高度和軟土厚度對其影響很大。

(2)主固結(jié)變形：隨后由土體內(nèi)部孔隙水壓力的消散引起的沉降變形，占總沉降變形的大部分。

(3)濕化變形：因?yàn)榻涤昊蛘咂渌蛩貙?dǎo)致的地下水位升降，由于水的浸入濕化作用[18-19]，使土顆粒軟化并潤滑，使原先穩(wěn)定的顆粒接觸狀態(tài)變得不穩(wěn)定，顆粒位置重新調(diào)整，接觸得更為緊密，導(dǎo)致變形增大，但軟化和潤滑所導(dǎo)致的強(qiáng)度降低要大于擠密作用所帶來的強(qiáng)度提高，最終使粗粒土在濕化后強(qiáng)度降低。

(4)次固結(jié)變形：在填筑結(jié)束后較長一段時間內(nèi)，填筑體相當(dāng)于固定荷載，由于土中超孔隙水壓力基本消散完成，在有效應(yīng)力不變，土體顆粒之間仍發(fā)生緩慢移動造成土體的微量變形沉降。

3.2 考慮濕化變形的分層總和法計算

分層總和法假定土體為各向同性彈性體，以彈性力學(xué)的應(yīng)力應(yīng)變?yōu)榛A(chǔ)來計算，忽略了土體的塑性變形，因此算出的沉降變形比實(shí)際地基沉降變形要小。在實(shí)際工程中，土體受到三個不同方向的應(yīng)力，地基沉降變形包括豎向沉降變形和側(cè)向變形兩種。計算土體深度越深，側(cè)向變形越大，因此性需要乘以修正系數(shù)來矯正計算的總沉降量。但盡管如此，因?yàn)閷?shí)際工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，考慮到地下水位回升對影響范圍內(nèi)土體產(chǎn)生的影響，提出考慮濕化變形的分層總和法計算沉降變形。在分層總和法的基礎(chǔ)上加上由式(1)提出的濕化變形計算方法，即

S=S1+S2

(2)

(3)

S2=aLebs

(4)

式中：S為沉降變形，mm；S1為分層總和沉降變形，mm；S2為濕化變形，mm;e1i為根據(jù)第i層的自重應(yīng)力平均值從e-p曲線上得到相應(yīng)的孔隙比；e2i為根據(jù)第i層的自重應(yīng)力平均值與附加應(yīng)力平均值之和從e-p曲線上得到相應(yīng)的孔隙比；Hi為第i分層土的厚度；s為應(yīng)力水平；a、b為與材料、圍壓有關(guān)的參數(shù)；L為地下水位影響砂泥巖填料深度(通過現(xiàn)場監(jiān)測得到)。

選取由于地下水位上升產(chǎn)生變形的表層點(diǎn)BC792，其附近鉆孔XK3024上覆有14 m厚的砂泥巖填料。根據(jù)分層總和法算出在天然狀態(tài)下的沉降變形量S1，如表4所示。

表4 分層總和法計算表

濕化變形沉降量S2=aLebs，由2.2節(jié)可知a=0.004 8、b=3.006，根據(jù)監(jiān)測可知在2019年5—7月的地下水位進(jìn)入填筑體高度為2 m，因此L=2，得到S2=17.5 mm?？偝两底冃瘟縎=S1+S2=121.22 mm，與實(shí)測BC792的沉降量相差4.52 mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其誤差在允許誤差范圍內(nèi)。

通過地下水進(jìn)入填筑體高度和式(2)考慮濕化變形的分層總和計算方法得到飛行區(qū)(東區(qū))沉降變形如表5所示。

表5 飛行區(qū)(東區(qū))沉降變形表

從表5中可以看出，考慮濕化變形的分層總和法的差值占比為-12.64%～17.47%。證明了考慮濕化變形的分層總和法的半經(jīng)驗(yàn)的數(shù)學(xué)公式針對成都天府國際機(jī)場沉降變形計算是相對準(zhǔn)確的，可以用來計算回填區(qū)域的濕化變形。

4 考慮濕化變形的回填區(qū)域沉降變形數(shù)值模擬

PLAXIS數(shù)值模擬法可以設(shè)置施工工序，通過監(jiān)測水位數(shù)據(jù)可以將地下水位變化趨勢體現(xiàn)出來。其本構(gòu)模型中雙曲線模型可根據(jù)土體濕化前后力學(xué)性質(zhì)改變，通過地下水位線的變化來確定發(fā)生濕化變形的土體范圍，根據(jù)力學(xué)性質(zhì)的改變來計算其濕化變形。因此選擇PLAXIS數(shù)值模擬法進(jìn)行砂泥巖填料濕化變形的模擬。PLAXIS的不足在于雙曲線模型存在8個特征參數(shù)，參數(shù)的選取對于性質(zhì)的敏感性尚未探討。

4.1 本構(gòu)模型選擇

通過對PLAXIS中本構(gòu)模型的梳理，針對飛行區(qū)大鐵(東區(qū))中砂泥巖填料、可塑性黏土和砂質(zhì)泥巖的沉降變形和濕化變形計算選用Hardening-Soil模型，其優(yōu)點(diǎn)在于該模型可以很好地模擬土體因應(yīng)力狀態(tài)的變化其力學(xué)性質(zhì)變化的情況，并可以模擬實(shí)際工程中地下水位回升對土的應(yīng)力狀態(tài)造成的改變。

4.2 土體參數(shù)確定

通過現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)三軸濕化試驗(yàn)確定土體參數(shù)，在分步施工工序中設(shè)置變化的地下水位來模擬地下水位在工程實(shí)際發(fā)生的變化，模擬考慮濕化變形的填筑體的沉降變形。即可根據(jù)本構(gòu)模型的特征參數(shù)來確定模型土體材料參數(shù)。

(1)m：剛度依據(jù)某個冪率的應(yīng)力相關(guān)性；在軟土這種特殊情況下，使用m=1是現(xiàn)實(shí)的。

(5)c、ψ、φ：依據(jù)Mohr-Coulomb 模型的破壞模式確定。

模型土體等材料參數(shù)來源于《成都新機(jī)場詳勘總報告》《貨運(yùn)區(qū)地區(qū)檢測報告》《成都天府國際機(jī)場飛行區(qū)工程全場地基處理工程施工圖設(shè)計說明》以及室內(nèi)三軸濕化試驗(yàn)，具體參數(shù)如表6所示。

表6 模型土體參數(shù)

4.3 數(shù)值計算結(jié)果與分析

確定模型土體參數(shù)后，將建好的數(shù)值模型生成網(wǎng)格，根據(jù)監(jiān)測資料設(shè)置模型初始水位和荷載，初始工序設(shè)置完成后，開始進(jìn)行數(shù)值計算。首先設(shè)置分步施工工序，根據(jù)水位監(jiān)測點(diǎn)水位變化及對應(yīng)時間確定時間間隔和地下水位線，時間間隔-水位變化如表7所示。

根據(jù)表7設(shè)置了8次工序，詳細(xì)設(shè)置如表8所示。

表7 時間間隔-水位變化表

表8 分步施工工序設(shè)置表

本次數(shù)值模擬是在模擬BC792點(diǎn)從2018年11月3日到2019年10月25日期間所發(fā)生的沉降變形量，時長共356 d。圖9所示A點(diǎn)即為BC792位置，B、C、D、E為其他表層監(jiān)測點(diǎn)位置。

圖9 數(shù)值計算選取點(diǎn)A(BC792)

完成設(shè)置后開始進(jìn)行數(shù)值模擬計算，變形的網(wǎng)格圖和陰影圖如圖10所示。

從圖10可以看出從A點(diǎn)到B點(diǎn)到C點(diǎn)，其沉降變形越來越小。歸結(jié)原因，距離A點(diǎn)越近，砂泥巖填料的高度越高，軟土的厚度也越厚，隨著地下水位線的變化其沉降變形越大。A點(diǎn)、B點(diǎn)、C、D點(diǎn)的變形-時間曲線如圖11所示，從下往上依次為A、B、C、D點(diǎn)曲線。

圖10 東區(qū)1-1′剖面沉降變形網(wǎng)格和陰影圖

圖11 A、B、C、D的變形時間曲線圖

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)BC792從2018年11月3日到2019年10月25的實(shí)際變形量為81.2 mm，數(shù)值模擬數(shù)值73.1 mm，誤差在允許范圍內(nèi)。

4.4 實(shí)測值、理論計算與數(shù)值計算對比

飛行區(qū)大鐵(東區(qū))的表層監(jiān)測點(diǎn)實(shí)測沉降變形、理論計算沉降變形、數(shù)值計算沉降變形值得對比如表9所示。

從表9可以看出，考慮濕化變形的分層總和法的差值占比為-12.64%～17.47%，數(shù)值模擬的誤差占比為-11.97%～8.28%，其模擬效果相對較好。

表9 實(shí)測值、理論計算和數(shù)值模擬計算對比表

綜上所述，成都天府國際機(jī)場新近回填區(qū)域填料由于沒有經(jīng)受降雨的影響且填筑高度高、未完成固結(jié)沉降，為確保濕化變形對工程不造成太大危害，選用理論公式計算、數(shù)值模擬、監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行濕化變形分析，結(jié)果證明理論公式計算和數(shù)值模擬的可靠性，可以用來模擬濕化變形的，同時也證明了考慮濕化變形的分層總和法計算方法的適用性。

5 結(jié)論

通過砂泥巖填料的室內(nèi)大三軸濕化試驗(yàn)，初步分析研究了砂泥巖填料濕化作用下的變形特性，以及利用數(shù)值模擬和考慮濕化變形的分層總和法計算沉降變形，得出的結(jié)論如下。

(1)通過干樣和濕樣的三軸剪切試驗(yàn)得到砂泥巖填料的應(yīng)力應(yīng)變曲線特征：干樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線是軟化型；濕樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出S形，其原因可能是水在顆粒之間的潤滑以及顆粒遇水崩解、軟化作用，使得飽和樣的抗剪強(qiáng)度小于干樣，削弱了應(yīng)變硬化，因此隨著應(yīng)變的繼續(xù)增長，應(yīng)力漸漸趨向于一條直線。

(2)通過不同應(yīng)力水平下的變形-時間曲線可以得到應(yīng)力水平對濕化變形的影響：①砂泥巖填料在注水初期的變形增長相對較快，用不到20%的變形時間發(fā)生整體80%的變形量，而后變形放緩慢慢趨于穩(wěn)定；②在同一圍壓下，濕化變形量隨著濕化應(yīng)力水平的增大而增大，并通過指數(shù)擬合得到濕化變形計算公式。

(3)提出一種考慮濕化變形的計算沉降變形理論公式，并通過與監(jiān)測數(shù)據(jù)對比證明了理論公式的準(zhǔn)確性。

(4)通過PLAXIS中設(shè)置地下水位隨時間的變化以及濕化后土體性質(zhì)改變的特點(diǎn)模擬回填區(qū)域考慮濕化變形的沉降變形，數(shù)值模擬成果證明理論公式計算和數(shù)值模擬的可靠性，可以用來模擬濕化變形；同時也證明了濕化應(yīng)變與濕化應(yīng)力水平呈指數(shù)型關(guān)系的半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公式的可靠性。