電阻率結(jié)構(gòu)模型理論的土力學(xué)應(yīng)用研究.pdf

1、本文引入一種無損有效、方便快捷、連續(xù)經(jīng)濟(jì)的新型量化土結(jié)構(gòu)法——電阻率法,來研究土的微結(jié)構(gòu),并將其應(yīng)用于土力學(xué)模型分析中.論文首先對土電阻率結(jié)構(gòu)模型理論的電學(xué)原理、電阻率結(jié)構(gòu)參數(shù)平均結(jié)構(gòu)因子F、各向異性系數(shù)A、平均形狀因子f的測定方法和物理含義、模型理論的研究現(xiàn)狀、工程應(yīng)用情況、現(xiàn)存問題及其應(yīng)用前景等作了全面闡述.隨后介紹了自行研制的土工電阻率測試系統(tǒng).在此基礎(chǔ)上建立了地區(qū)性膨脹土、水泥土、海相軟土的基本電阻率模型,并指出了膨脹土、軟土電

2、阻率結(jié)構(gòu)參數(shù)的獲取、電阻率模型的特點(diǎn),提出了適用于該類型土的平均表觀結(jié)構(gòu)因子F<,a>概念.論文主要研究成果包括:(1)系統(tǒng)研究了膨脹土、膨脹改良土在膨脹過程中的電阻率結(jié)構(gòu)特性指標(biāo)——平均表觀結(jié)構(gòu)因子F<,a>、各向異性系數(shù)A、平均形狀因子f變化的基本規(guī)律,建立了描述其在膨脹過程中結(jié)構(gòu)變化的電阻率評價體系,探討了土樣的膨脹特性與其電阻率結(jié)構(gòu)特性指標(biāo)的相互關(guān)系.并指出土樣的初始綜合結(jié)構(gòu)因子M<,0>可用來預(yù)估最終膨脹量,且M/M<,0>可

3、作為表征膨脹土膨脹性能的一項(xiàng)指標(biāo),來描述土樣膨脹性強(qiáng)弱,進(jìn)行土樣膨脹過程中膨脹量的預(yù)測.(2)研究了不同齡期、不同配方下的水泥土宏觀力學(xué)指標(biāo)與其電阻率微結(jié)構(gòu)參數(shù)——平均結(jié)構(gòu)因子F、各向異性系數(shù)A、平均形狀因子f的緊密相關(guān)關(guān)系,揭示了水泥土芯樣在無側(cè)限抗壓過程中強(qiáng)度破壞的內(nèi)在微觀機(jī)理.建立了用初始綜合結(jié)構(gòu)因子M<,0>評估水泥土的強(qiáng)度、變形方法.(3)定量描述了軟土固結(jié)壓縮過程中電阻率微結(jié)構(gòu)參數(shù)F<,a>、A、f的變化規(guī)律.揭示了無側(cè)限抗

4、壓過程中軟土剪切帶形成和軟土一維蠕變的微觀機(jī)理,得到了海相軟土在荷載下產(chǎn)生的蠕變與其微結(jié)構(gòu)之間內(nèi)在的緊密關(guān)系,提出了用電阻率結(jié)構(gòu)綜合因子M=F<,a><'2>A/f來預(yù)估蠕變量的方法.定量描述了原狀軟土在固結(jié)、剪切過程中,其微結(jié)構(gòu)特征的變化規(guī)律,并探討了三軸等向固結(jié)、排水剪切破壞后,原狀土樣的微結(jié)構(gòu)參數(shù)Fa、A、f與圍壓的相關(guān)關(guān)系,從微觀角度揭示了原狀軟士塑性體應(yīng)變、塑性偏應(yīng)變硬化機(jī)制.指出綜合結(jié)構(gòu)因子M=F<,a><'2>A/f是一個

5、較全面的結(jié)構(gòu)參數(shù),不僅可反映土樣結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后,其電阻率結(jié)構(gòu)指標(biāo)的變化情況,而且還可反映土的綜合結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度.進(jìn)一步分析得出M可作為描述膨脹土、水泥土、海相軟土結(jié)構(gòu)的定量指標(biāo).(4)運(yùn)用電阻率結(jié)構(gòu)模型理論進(jìn)行海相軟土結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型構(gòu)建.在EVP模型的基礎(chǔ)上,建立了連云港海相軟土一維結(jié)構(gòu)性蠕變模型.并在前人研究基礎(chǔ)上,提出了連云港海相軟土結(jié)構(gòu)性彈塑性模型.該模型將宏觀應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與微結(jié)構(gòu)量化參數(shù)——綜合結(jié)構(gòu)因子M有機(jī)結(jié)合,需測定的參數(shù)較少