凍土斷裂破壞準則與參數(shù)測試及其應用研究.pdf

1、凍土作為國土資源，寒區(qū)工程的地基基礎及建筑物的低溫環(huán)境，對其破壞形式與破壞機理的研究始終是凍土力學需要解決的重要領域之一。本文從研究凍土發(fā)生脆性斷裂破壞的條件出發(fā)，建立了適用于凍土自身特性的斷裂破壞準則。對未擾動的原狀凍結(jié)粉土和粘土，采用新的試驗方法進行了現(xiàn)場斷裂韌度測試研究，而后將其結(jié)果同室內(nèi)重塑凍土斷裂韌度測試結(jié)果相比較，建立了二者之間的關系，這為從室內(nèi)斷裂韌度測試結(jié)果推算出現(xiàn)場測試結(jié)果做了有益的嘗試。同時，還就在凍土試驗研究中從未

2、采用過的翼型裂紋試樣進行了壓裂斷裂韌度和壓剪斷裂韌度測試研究，分別得出了這兩種計算模型的斷裂韌度值，并分析了兩者之間的關系。最后，將斷裂破壞準則應用于實際水利工程中，得出了令人滿意的計算結(jié)果。具體研究內(nèi)容如下： 論文第一部分主要介紹了本研究的背景和意義，討論了斷裂力學的基本理論和凍土力學以及凍土斷裂力學發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀。 論文第二部分首先論述了傳統(tǒng)凍土強度破壞準則及其存在的局限性，著重分析了斷裂力學理論對凍土材料的適用性

3、及適用條件，并給出了凍土斷裂破壞準則的一般形式。由于該準則不僅能夠解決剪切強度破壞問題，而且還能解決張拉強度破壞和壓剪強度破壞問題，因此，該斷裂破壞準則是對傳統(tǒng)破壞準則的補充和發(fā)展。 在應用該凍土斷裂破壞準則解決實際問題過程中，材料自身抵抗發(fā)生斷裂破壞的能力(即材料的斷裂韌度)起著決定性的作用，因此，在本文的第三章主要針對原狀凍結(jié)粉土和粘土進行了斷裂韌度測試研究，并結(jié)合原狀凍土的特性給出了現(xiàn)場測試的新方法，得出了Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ

4、-Ⅱ復合型式下的斷裂韌度值，并在相同試驗條件下，將室內(nèi)重塑凍土的測試結(jié)果同現(xiàn)場測試所得到的結(jié)果進行比較，建立了兩者之間的關系，這為凍土斷裂破壞準則的應用提供了重要的參數(shù)。 由于凍土斷裂破壞準則不僅能夠解決彎曲斷裂破壞Ⅰ型、Ⅱ型問題，而且對凍土壓縮斷裂破壞Ⅰ型或Ⅰ-Ⅱ型問題也能很好的解決，因此，在本文的第四章通過對翼型斜裂紋這種新型的凍土試樣進行了壓縮斷裂測試，得到了相應的斷裂韌度值。通過對應用兩種不同計算方法所得到的斷裂韌度值的

5、比較，找出了該兩種方法之間的規(guī)律，豐富了凍土斷裂力學的測試研究。 本文的第五章主要是應用前面試驗測試結(jié)果，針對具體的水利工程實際問題進行了分析和計算，從而進一步證明了該凍土斷裂破壞準則不僅能夠解決凍土材料本身的破壞問題，而且還能解決以凍土材料為低溫環(huán)境的建筑物凍害破壞問題。 最后對本文工作進行了全面地總結(jié)，對凍土斷裂力學研究的發(fā)展與展望提出了自己的觀點與設想，指出凍土斷裂力學的研究至今仍只是做了些初步的工作，還需要進行大