花崗巖殘積土粒間聯(lián)結(jié)作用與脆彈塑性膠結(jié)損傷模型研究.pdf

1、花崗巖風(fēng)化殘積土是我國(guó)華南地區(qū)常見(jiàn)的巖土工程對(duì)象，具有特殊的工程力學(xué)性質(zhì)，是典型的結(jié)構(gòu)性土體。
　　 土是準(zhǔn)連續(xù)、半離散的多相介質(zhì)，土體在外力作用下的力學(xué)特征，實(shí)際是土顆粒聯(lián)結(jié)在外力作用下的宏觀效應(yīng)。土顆粒間聯(lián)結(jié)作用的力學(xué)效應(yīng)是土體結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度產(chǎn)生的原因并區(qū)別于重塑土的重要特征，考慮土體結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型的研究是當(dāng)前土力學(xué)突破傳統(tǒng)重塑土性質(zhì)的重要任務(wù)和發(fā)展方向。基于上述思想，論文首先從土體結(jié)構(gòu)性的基本概念出發(fā)，指出了當(dāng)前研究存在的問(wèn)題

2、，其次，立足于土體結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的力學(xué)效應(yīng)，開(kāi)展試驗(yàn)并結(jié)合理論分析，從土體粒問(wèn)聯(lián)結(jié)作用角度研究了花崗巖殘積土某些土工程力學(xué)性質(zhì)機(jī)理，最后，建立了考慮脆彈塑性膠結(jié)的損傷方程。
　　 本文的研究為花崗巖殘積土地區(qū)的工程力學(xué)問(wèn)題提供了理論基礎(chǔ)，為進(jìn)一步深入研究土體結(jié)構(gòu)性及模型研究具有重要的理論和實(shí)際意義。論文的主要工作和成果有：
　　 1、考慮土組織多相組分的物質(zhì)特性，指出當(dāng)前土體結(jié)構(gòu)性研究忽略了土中水組分的存在并忽視了結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的重

3、要性，成為當(dāng)前土體結(jié)構(gòu)性研究的主要問(wèn)題。論文明確提出將水組分納入土體結(jié)構(gòu)性，建議按尺寸效應(yīng)與產(chǎn)生機(jī)理將土中顆粒聯(lián)結(jié)作用分為非接觸聯(lián)結(jié)、吸力聯(lián)結(jié)和接觸聯(lián)結(jié)三種類型。土體結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，完善了土體結(jié)構(gòu)性的概念，保證了土體結(jié)構(gòu)體系的完整性和系統(tǒng)性。
　　 2、在上述分類框架下，論文深入探討了上述各種聯(lián)結(jié)作用性質(zhì)及力學(xué)效應(yīng)及各種聯(lián)結(jié)作用對(duì)花崗巖殘積土宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響。在非接觸聯(lián)結(jié)方面，推導(dǎo)了花崗巖殘積土中游離氧化鐵與粘土礦物的氫鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)

4、度計(jì)算式；在吸力聯(lián)結(jié)方面，闡述了濕吸力的概念和涵義，分析了花崗巖殘積土吸力強(qiáng)度特征；在接觸聯(lián)結(jié)方面，研究了接觸聯(lián)結(jié)的聯(lián)結(jié)性質(zhì)及不同的破壞模式準(zhǔn)則及花崗巖殘積土易擾動(dòng)的結(jié)構(gòu)脆性機(jī)理。
　　 3、通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定得到了某花崗巖殘積土的水土特征曲線，研究了花崗巖殘積土基質(zhì)吸力與土體結(jié)構(gòu)性的關(guān)系，開(kāi)展了花崗巖殘積土崩解試驗(yàn)，從吸力聯(lián)結(jié)作用角度研究了花崗巖殘積土的崩解破壞機(jī)理，得到了土顆粒理想六方堆積“水包氣”狀態(tài)殘積土崩解的體積含水增量公式

5、。
　　 4、采用損傷力學(xué)理論，在廣義塑性力學(xué)框架下推導(dǎo)了膠結(jié)損傷模型的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式，根據(jù)屈服面為硬化參量的等值面理論，仿照廣義塑性理論的體積屈服面和剪切屈服面的函數(shù)形式，構(gòu)建了球應(yīng)力和偏應(yīng)力的損傷函數(shù)模式。同時(shí)，考慮花崗巖殘積土脆性破壞特點(diǎn)，利用堆砌體模型思想，采用孔隙比與結(jié)構(gòu)脆性參數(shù)構(gòu)建損傷過(guò)程函數(shù)，建立了考慮脆彈塑性膠結(jié)損傷的結(jié)構(gòu)性模型，并通過(guò)試驗(yàn)計(jì)算驗(yàn)證，表明所建模型能反映花崗巖殘積土的應(yīng)力.應(yīng)變曲線關(guān)系。
　

6、　 5、采用FLAC-3D差分有限元程序，編制了土體三軸試驗(yàn)的數(shù)值模擬程序，利用模型的模擬試驗(yàn)，研究了土體在不同膠結(jié)度、不同膠結(jié)強(qiáng)度及不同圍壓下的膠結(jié)損傷破壞及膠結(jié)作用對(duì)土體剪切帶發(fā)展和形成的影響。
　　 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：
　　 1)論文比較明確地將液相引入到土體結(jié)構(gòu)性的描述，探討了土顆粒間的聯(lián)結(jié)作用，提出建議了土體結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)概念系統(tǒng)。
　　 2)論文強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)的重要性，從粒間聯(lián)結(jié)作用角度研究分析了花崗巖殘