三軸試驗端部約束與高徑比影響試驗研究及有限元分析.pdf

1、粗粒土作為主要的填筑材料在土石壩工程中應用非常廣泛，在工程實踐中常常采用三軸試驗來分析粗粒土的強度特性和其他力學參數(shù)。但是由于試驗設計的不完善，使得粗粒土的三軸試驗得到的試驗數(shù)據(jù)往往不能如實反映現(xiàn)場土料的力學性能。因此對粗粒土三軸試驗方法的研究具有重要意義。 本論文進行了大量三軸試驗，研究試樣端部約束和高徑比等對試驗結(jié)果的影響；采用ADINA軟件模擬三軸試驗，并通過編制接口程序?qū)崿F(xiàn)在ADINA程序環(huán)境中進行土石壩靜力計算。主要進

2、行了以下幾方面的工作： 首先，利用中型三軸儀對雙江口粗粒土料進行三軸固結(jié)排水剪試驗，研究試樣端部約束對三軸試驗試樣變形及強度的影響。試驗采取潤滑試樣帽措施在一定程度上減輕端部約束，研究了不同圍壓下粗粒土減輕端部約束情況的三軸固結(jié)排水剪試驗強度規(guī)律，并與常規(guī)固結(jié)排水剪三軸試驗的強度進行對比。研究發(fā)現(xiàn)兩者的強度隨圍壓的增大越來越接近，端部消除摩擦的效果越來越差。 其次，通過常規(guī)三軸固結(jié)排水剪試驗，研究不同試樣高徑比對試樣變形

3、及強度的影響。試驗采用粗粒土和砂土兩種土，粗粒土采用混合法和剔除法兩種級配替代方法制樣，試樣直徑為61.8mm和101mm兩種。研究了不同圍壓下試樣高徑比為3∶1和2∶1的三軸固結(jié)排水剪試驗強度規(guī)律；分析了內(nèi)摩擦角的差異對兩種兩種高徑比試樣強度比值的影響，發(fā)現(xiàn)隨著內(nèi)摩擦角的不斷減小，兩種高徑比試樣強度的差值不斷減少。 再次，開發(fā)ADINA有限元軟件Duncan-Chang E-v模型模塊，模擬無端部約束和有端部約束三軸固結(jié)排水剪

4、試驗，分析端部約束對三軸固結(jié)排水剪試驗強度的影響；同時，模擬有端部約束與無端部約束三軸固結(jié)不排水試驗，研究由于端部約束而導致孔隙水壓力隨著彈性模量、泊松比、剪切速率以及滲透系數(shù)的變化呈現(xiàn)不均勻分布的規(guī)律。 最后，利用FORTRAN程序編制接口程序FETA，將其它軟件生成的有限元模型轉(zhuǎn)換成可被ADINA軟件接受的數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)ADINA軟件環(huán)境下的建模，并進行土工結(jié)構(gòu)的計算分析；分別采用ADINA軟件和河海大學TDAD軟件計算兩河口