花崗巖殘積土粒間聯(lián)結作用與脆彈塑性膠結損傷模型研究.pdf

1、花崗巖風化殘積土是我國華南地區(qū)常見的巖土工程對象，具有特殊的工程力學性質(zhì)，是典型的結構性土體。
　　 土是準連續(xù)、半離散的多相介質(zhì)，土體在外力作用下的力學特征，實際是土顆粒聯(lián)結在外力作用下的宏觀效應。土顆粒間聯(lián)結作用的力學效應是土體結構性強度產(chǎn)生的原因并區(qū)別于重塑土的重要特征，考慮土體結構性本構模型的研究是當前土力學突破傳統(tǒng)重塑土性質(zhì)的重要任務和發(fā)展方向?；谏鲜鏊枷耄撐氖紫葟耐馏w結構性的基本概念出發(fā)，指出了當前研究存在的問題

2、，其次，立足于土體結構聯(lián)結的力學效應，開展試驗并結合理論分析，從土體粒問聯(lián)結作用角度研究了花崗巖殘積土某些土工程力學性質(zhì)機理，最后，建立了考慮脆彈塑性膠結的損傷方程。
　　 本文的研究為花崗巖殘積土地區(qū)的工程力學問題提供了理論基礎，為進一步深入研究土體結構性及模型研究具有重要的理論和實際意義。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，指出當前土體結構性研究忽略了土中水組分的存在并忽視了結構聯(lián)結的重

3、要性，成為當前土體結構性研究的主要問題。論文明確提出將水組分納入土體結構性，建議按尺寸效應與產(chǎn)生機理將土中顆粒聯(lián)結作用分為非接觸聯(lián)結、吸力聯(lián)結和接觸聯(lián)結三種類型。土體結構聯(lián)結系統(tǒng)，完善了土體結構性的概念，保證了土體結構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)結作用性質(zhì)及力學效應及各種聯(lián)結作用對花崗巖殘積土宏觀力學性質(zhì)的影響。在非接觸聯(lián)結方面，推導了花崗巖殘積土中游離氧化鐵與粘土礦物的氫鍵聯(lián)結強

4、度計算式；在吸力聯(lián)結方面，闡述了濕吸力的概念和涵義，分析了花崗巖殘積土吸力強度特征；在接觸聯(lián)結方面，研究了接觸聯(lián)結的聯(lián)結性質(zhì)及不同的破壞模式準則及花崗巖殘積土易擾動的結構脆性機理。
　　 3、通過試驗測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)吸力與土體結構性的關系，開展了花崗巖殘積土崩解試驗，從吸力聯(lián)結作用角度研究了花崗巖殘積土的崩解破壞機理，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、采用損傷力學理論，在廣義塑性力學框架下推導了膠結損傷模型的應力-應變關系式，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，構建了球應力和偏應力的損傷函數(shù)模式。同時，考慮花崗巖殘積土脆性破壞特點，利用堆砌體模型思想，采用孔隙比與結構脆性參數(shù)構建損傷過程函數(shù)，建立了考慮脆彈塑性膠結損傷的結構性模型，并通過試驗計算驗證，表明所建模型能反映花崗巖殘積土的應力.應變曲線關系。
　

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