黃土的構(gòu)度及其描述結(jié)構(gòu)性漸變過程的本構(gòu)模型研究.pdf

1、土的粒度、密度、濕度與結(jié)構(gòu)是描述其力學(xué)性質(zhì)的基本物理性質(zhì)指標(biāo);在力、水作用下土的力學(xué)性質(zhì)的演變同時(shí)又伴隨著其粒度、密度、濕度與結(jié)構(gòu)的變化。人們越來越多的認(rèn)識到土的這種特殊力學(xué)性質(zhì):結(jié)構(gòu)性對土力學(xué)性質(zhì)的影響，以及其在土力學(xué)變化過程中演變的重要性。土的綜合結(jié)構(gòu)勢從結(jié)構(gòu)可穩(wěn)性和可變性出發(fā)，為土力學(xué)定量描述土結(jié)構(gòu)性及其漸變發(fā)展開創(chuàng)了一條新途徑，進(jìn)而，建立了反映土初始結(jié)構(gòu)性的構(gòu)度和反映土的結(jié)構(gòu)漸變破壞的結(jié)構(gòu)性參數(shù)，深化了對黃土的水敏性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、

2、變形特性等性狀的認(rèn)識。
　　本文在黃土結(jié)構(gòu)性已有研究基礎(chǔ)上，通過多種土的大量試驗(yàn)，進(jìn)一步研究了黃土的構(gòu)度與粒度、密度、濕度之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，黃土的擾動勢與水敏勢的變化規(guī)律，以及與黃土非飽和強(qiáng)度特性指標(biāo)之間關(guān)系;比較分析了反映結(jié)構(gòu)性演變的三軸應(yīng)力結(jié)構(gòu)性參數(shù)和應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù);在壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)的基礎(chǔ)上，分析了結(jié)構(gòu)性對黃土變形特性的影響，探討了結(jié)構(gòu)性土的非線性變形特性，揭示了強(qiáng)度破壞比與壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)之間的關(guān)系，將構(gòu)度引入

3、魏汝龍修正劍橋模型，本文的主要的研究成果有:
　　1、從土結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)和排列組構(gòu)特征出發(fā)，提出了與聯(lián)結(jié)和排列組構(gòu)特征對應(yīng)的水敏勢和擾動勢概念。土的綜合結(jié)構(gòu)勢既是土結(jié)構(gòu)可穩(wěn)性和可變性的綜合變化勢，也是水敏勢和擾動勢的綜合反映。對于構(gòu)度、應(yīng)力結(jié)構(gòu)性參數(shù)和應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)，由原狀土與飽和土的單軸抗壓強(qiáng)度、三軸廣義剪應(yīng)力或應(yīng)力之比反映水敏勢，由原狀土與重塑土的單軸抗壓強(qiáng)度、三軸廣義剪應(yīng)力或應(yīng)力之比反映擾動勢，試驗(yàn)揭示了它們的變化規(guī)律。表明黃土

4、的水敏勢遠(yuǎn)大于擾動勢，且水敏勢變化較大。
　　2、針對多種黃土，開展了基本物理性質(zhì)試驗(yàn)、單軸抗壓試驗(yàn)、側(cè)限壓縮試驗(yàn)、非飽和土直剪試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)分析，揭示了土的構(gòu)度和結(jié)構(gòu)性參數(shù)與土的基本物理力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系:
　　a)土的構(gòu)度與其液、塑限不存在相關(guān)關(guān)系;隨的干密度的增大而減小;隨含水量的減小而增大;不同液塑限、密度黃土的構(gòu)度隨含水率變化規(guī)律不同。
　　b)隨著構(gòu)度的增大，土的粘聚力逐漸增大，土的摩擦角變化較小。

5、r>　　c)建立了構(gòu)度指標(biāo)與非飽和土吸力內(nèi)摩擦角和基質(zhì)吸力特性系數(shù)的關(guān)系。表明構(gòu)度指標(biāo)越大，粘聚力越大、基質(zhì)吸力越大、吸力內(nèi)摩擦角越大，基質(zhì)吸力特性系數(shù)越大。
　　d)對比分析了剪切過程中應(yīng)力結(jié)構(gòu)性參數(shù)和應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)與構(gòu)度的變化規(guī)律，揭示剪切過程中土的水敏勢變化較大，且對土的結(jié)構(gòu)性參數(shù)的影響較大。
　　3、依據(jù)原狀土、重塑土和飽和原狀土的抗剪強(qiáng)度定義了黃土的壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)，分析了壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)與抗剪強(qiáng)度、破壞應(yīng)力

6、比、剪應(yīng)變、圍壓、含水率的變化關(guān)系，表明壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)與黃土的破壞應(yīng)力比呈正比增大的關(guān)系，隨含水率、圍壓、剪應(yīng)變的增大而降低。構(gòu)度實(shí)際上是固結(jié)圍壓等于零條件下的壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)，與有固結(jié)圍壓作用下壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)的本質(zhì)一致。不同含水量黃土的壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)隨著剪切應(yīng)變的增大從初始的構(gòu)度逐漸衰減。
　　4、依據(jù)三軸應(yīng)力條件下破壞應(yīng)力比與壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)的線性關(guān)系，剪切過程硬化型非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，以及剪縮體應(yīng)變變化規(guī)律，

7、應(yīng)用砂土的剪脹方程、劍橋模型剪脹方程和修正劍橋模型剪脹方程，建立了反映土結(jié)構(gòu)性衰減變化及剪縮體應(yīng)變特性的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，考察了結(jié)構(gòu)性變化對黃土變形特性的影響
　　5、依據(jù)黃土的壓剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性參數(shù)和破壞應(yīng)力比的關(guān)系，以及與結(jié)構(gòu)屈服壓縮應(yīng)力的關(guān)系，確定一定結(jié)構(gòu)性參數(shù)的破壞強(qiáng)度線和對應(yīng)塑性體應(yīng)變的壓縮應(yīng)力，以及對應(yīng)的修正劍橋模型橢圓屈服函數(shù)，應(yīng)用關(guān)聯(lián)塑性流動法則，建立了一個(gè)考慮結(jié)構(gòu)性衰減變化的彈塑性模型。通過本構(gòu)模型預(yù)測的應(yīng)力應(yīng)變曲