季节性冻区纤维状有机土的固结蠕变行为与沉降预测

《Sustainability》：Consolidation Creep Behavior and Settlement Prediction of Fibrous Organic Soils in Seasonally Frozen Regions

　　摘要纤维质有机土壤广泛分布，由于承载力低、压缩性高且蠕变显著，会导致交通基础设施的长期沉降，尤其在季节性冻融地区更为突出。本研究选取中国东北地区纤维含量分别为21%、34%、48%、59%和73%的原状土样，在12.5～400 kPa固结压力下进行了单向固结蠕变试验。结果表明，在相同压力下，纤维含量较高的组别表现出更大的轴向应变。在400 kPa压力下，最终轴向应变从21%纤维含量组的48.35%增加到73%组的61.98%。固结系数随压力增大而迅速减小，在100～200 kPa范围内趋于稳定，这与土体逐步压缩和排水受限的特征一致。次压缩指数范围为0.022～0.064，总体上随纤维含量增加而增大，并在50～100 kPa时达到峰值。基于三元粘弹性流变（TVR）模型，通过引入对数应变和演化排水几何条件，同时保留弹簧-开尔文结构，发展了有限变形TVR（FD-TVR）模型。建立了模型参数与纤维含量及固结压力之间的关系，FD-TVR模型的预测结果与实测沉降曲线吻合良好。这些发现可为沉降评估和耐久路基设计提供支撑，并有助于降低维护成本与资源消耗。