結構性超固結黃土的本構模型及其三維空間的推廣.pdf

1、結構性是土的物理性指標中比粒度、密度、濕度更為復雜、更為重要的一個方面。任何十都具有結構性,研究表明,欠壓密的原狀黃土的結構性更加突出。黃土的結構性對其在水和力作用下的強度與變形的變化規(guī)律具有顯著的影響。研究黃土結構性的根本目的就是揭示結構性對黃土力學行為的影響以及之間的聯(lián)系,即建立反映黃土結構性的本構模型來實現其強度、變形規(guī)律的合理描述。本文針對黃土結構性表現出的準超固結特性及剪脹剪縮變形特性,通過建立構度與準先期固結壓力和準超固結狀

2、態(tài)下強度變化規(guī)律之間的關系,以及構度隨應變發(fā)展的衰減變化規(guī)律,以超固結土的統(tǒng)一硬化本構模型為依托,建立反映黃土初始結構性的本構模型。在此基礎上,依據黃土在三維應力狀態(tài)下的強度變形特征,分析了黃土中間主應力效應的變化規(guī)律,引入變換應力的概念,試圖建立反映基于變換應力的黃土三維結構性本構模型。主要完成的工作和成果:
　　(1)針對西安白鹿原黃土,通過原狀、重塑、飽和原狀的單軸抗壓試驗,在揭示黃土構度隨含水量的增大而不斷減小,以及構度隨

3、剪切變形的增大而減小的基礎上,分析了構度指標與壓縮特性、超固結剪切強度特性之間的關系,得出壓縮指數Cc、結構屈服應力Psc、超固結剪切強度特性參數與構度指標之間的關系,揭示黃土在壓縮特性方面與正常固結土之間的差異。
　　(2)分析黃土在常規(guī)三軸條件下不同含水量、不同固結圍壓的強度變形特性,在較小含水量和較小圍壓時,出現了應變軟化的現象,建立準超固結黃土強度包線斜率和構度指標之間的關系,引入準超固結參數R、準潛在強度Mf,建立適合于

4、準超固結黃土的結構性本構模型。
　　(3)研究了原狀黃土在四個固結圍壓、7個中間主應力參數的應力應變關系,試驗表明廣義剪應力隨著中軸應力比的增大而不斷增大,給出了不同中軸應力比下子午平面的強度線、兀平面上的極限線以及中問豐應力參數b與破壞應力比、強度參數之間的關系,揭示出不同中軸應力比、不同固結圍壓應力路徑下的原狀黃土的強度變形特性。
　　(4)針對臨界狀態(tài)土力學劍橋本構模型假定在三維應力空間中屈服面呈圓錐形,不能夠較好地反