結(jié)構(gòu)性土的強(qiáng)度準(zhǔn)則及其本構(gòu)模型的研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、巖土材料的強(qiáng)度和變形特性是巖土力學(xué)中的重要的研究?jī)?nèi)容。自然界中許多土,如原狀土、改良土以及凍土等,都具有一定的結(jié)構(gòu)性,微觀上主要表現(xiàn)為土體內(nèi)土顆粒的膠結(jié)以及土顆粒的排列。對(duì)于結(jié)構(gòu)性土,在加載過程中,土顆粒的膠結(jié)被逐漸破壞,使土體的黏聚強(qiáng)度降低;同時(shí),土顆粒的排列也產(chǎn)生變化,影響土體的變形特性。改良土及凍土中,土顆粒和水化物或冰形成一定的聚合結(jié)構(gòu),這種較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)于原狀土的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,且這種結(jié)構(gòu)破壞時(shí)伴隨著黏聚強(qiáng)度的喪失。強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土與

2、重塑土的力學(xué)特性有較大的差異,將基于重塑土的理論用于強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土存在一定的局限性。
  本文圍繞強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土的強(qiáng)度和變形特性進(jìn)行了研究,主要完成了以下幾個(gè)方面的工作:
  (1)通過分析經(jīng)典的巖土材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則,提出了一個(gè)適用于多種巖土材料的雙參數(shù)的強(qiáng)度準(zhǔn)則。通過選取不同的形狀參數(shù),該強(qiáng)度準(zhǔn)則不僅可以在偏平面分別退化為廣義Mises準(zhǔn)則、Lade-Duncan準(zhǔn)則以及SMP準(zhǔn)則,而且能夠擴(kuò)展到偏平面上SMP準(zhǔn)則內(nèi)部的區(qū)域。通過與

3、真三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,該強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)于包括混凝土、花崗巖、砂巖、水泥改良砂土及粘土在內(nèi)的多種材料均有較好的適用性和較高的精度。
  (2)研究了兩種改良土(水泥改良土和石灰改良土)的變形特性,基于統(tǒng)一硬化模型的框架,引入了黏聚強(qiáng)度及其變化規(guī)律,并對(duì)統(tǒng)一硬化參數(shù)進(jìn)行了修正和塑性勢(shì)函數(shù)進(jìn)行了修正,提出了適用于改良土的彈塑性本構(gòu)模型。通過與改良土的三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,提出的模型可較好地預(yù)測(cè)改良土的剪縮/剪脹、硬化/軟化等力學(xué)特性,并說明了

4、黏聚強(qiáng)度的喪失對(duì)改良土的軟化有重要影響。
  (3)研究了凍結(jié)砂土的變形特性,基于上下加載面模型,引入了凍土在加載過程中的損傷演化規(guī)律以及黏聚強(qiáng)度的變化規(guī)律,提出了一種凍土的彈塑性損傷本構(gòu)模型。通過與凍土的三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,提出的模型可較好地描述凍土的變形和損傷特性。
  (4)研究了凍土在不同應(yīng)力水平下的加速蠕變現(xiàn)象,基于Nishihara模型,通過將黏塑性元件修正為非定常、非牛頓黏性元件,使其能夠反映其加速蠕變的過程。

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