結構性黏土力學特性與微觀形態(tài)試驗研究.pdf

1、天然巖土材料是具有一定結構性的復雜材料,其結構性問題一直是巖土工程領域的前沿問題和研究難點。土體宏觀力學性質與其微觀結構變化是相互聯(lián)系的,因此如何考慮和描述結構性對土宏觀力學性質與工程特性的影響具有重要的理論意義與實踐意義。本文以徐州地區(qū)廣泛分布的Q3黏土為研究對象,在宏觀與微觀試驗研究基礎上,較為系統(tǒng)的總結了結構性黏土的力學特性以及微觀結構演變的規(guī)律;并以臨界狀態(tài)理論為出發(fā)點,提出了結構性臨界狀態(tài)本構模型。論文為進一步從宏微觀結合揭示

2、結構性土體變形機理奠定了研究基礎。
　　以下為主要研究內容與創(chuàng)新性成果:
　　1.在對受輕微擾動的原狀Q3黏土與相應重塑土樣進行一維固結試驗的基礎上,分析了結構屈服應力、應力歷史對土體固結特性的影響;
　　2.鑒于以往試驗研究大多不能反映土體實際固結狀態(tài)以及應力水平較低的情況,采用GDS三軸試驗系統(tǒng)進行了中高壓條件下的0固結三軸不排水剪切試驗并結合重塑土樣做了平行對比試驗,分析了0值變化規(guī)律以及前期固結壓力、應力路徑等

3、條件對結構性土變形和強度的影響;并利用輕微擾動原狀土與重塑土樣的試驗結果差異建立起結構性強度作為衡量土體結構性強弱的指標;
　　3.上述試驗結果表明結構性土體在受力破壞時也存在著唯一的最終狀態(tài)。因此,基于臨界狀態(tài)理論建立了可以反映結構性土體力學特性的彈塑性本構模型,模型的特點在于引入初始各向異性張量來反映天然土體在0固結后所具有的初始結構性與各向異性,并將結構強度引入到結構性參數(shù)中,建立起結構性參數(shù)隨著變形衰減的硬化規(guī)律來反映土體