人工凍土三軸剪切特性及彈塑性本構(gòu)模型研究.pdf

1、近年來，隨著寒區(qū)工業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及凍結(jié)法施工技術(shù)在工程上的推廣和應(yīng)用，對凍土的研究越來越顯示出它的重要性。目前，凍結(jié)法已被廣泛應(yīng)用在我國不穩(wěn)定地層的鑿井工程中。然而隨著不穩(wěn)定地層中凍結(jié)鑿井深度的增大，工程上出現(xiàn)了一些新的挑戰(zhàn)。工程界日益認(rèn)識到充分掌握人工凍土的力學(xué)性質(zhì)是解決這些難題的當(dāng)務(wù)之急，特別是對凍土的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了重點(diǎn)試驗(yàn)研究。本文正是基于此對人工凍結(jié)黏土的三軸剪切特性進(jìn)行研究，得出了凍土的雙屈服面模型。本文研究成果無論是在

2、理論上還是在工程應(yīng)用上，都具有重要的參考價(jià)值。
　　本文主要的研究工作包括:
　　1.本文利用安徽理工大學(xué)凍土研究所自行研制的W3Z-200型電液伺服三軸試驗(yàn)機(jī)對凍結(jié)黏土進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，包括不同溫度、不同圍壓下的三軸剪切試驗(yàn)。試驗(yàn)表明:不同條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本呈拋物線狀。隨著軸應(yīng)變的增大，在軸向應(yīng)變?chǔ)拧?1.0％～4.5％）時(shí)，主應(yīng)力差迅速增長，而且此階段曲線呈近似直線，表現(xiàn)為一定的彈性性狀，說明凍土此時(shí)可以看成是彈性體

3、;當(dāng)主應(yīng)力差較大時(shí)凍土應(yīng)力—應(yīng)變呈明顯的非線性，凍土為塑性體。
　　2.本文假定正常固結(jié)黏土在受荷載的過程中具有唯一的p-q-e關(guān)系，介紹了彈塑性模型的能量方程、屈服面方程及其本構(gòu)方程的建立，并且對彈塑性模型里面的參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步解釋說明，最后驗(yàn)證了該模型的合理性，發(fā)現(xiàn)該模型存在一定的局限性。
　　3.考慮到單屈服面模型不僅受到傳統(tǒng)塑性位勢理論的限制，而且沒有充分考慮剪切變形，本文增加了一個(gè)以塑性剪應(yīng)變做硬化參量的剪切屈服面