非飽和粉砂抗拉強(qiáng)度特性研究.pdf

1、土體拉伸破壞是巖土工程領(lǐng)域中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題。但由于土體抗拉強(qiáng)度相對(duì)于抗剪強(qiáng)度而言，其值相對(duì)偏小，所以在實(shí)際工程應(yīng)用中一般認(rèn)為土體不能承受拉應(yīng)力。另外，由于對(duì)抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)量測(cè)相對(duì)困難，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究都較少，相關(guān)的研究文獻(xiàn)也較為缺乏。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，公路、機(jī)場(chǎng)、大壩、地鐵的修建日益興起，對(duì)建筑物或構(gòu)筑物的抗拉和抗裂能力有了更高的要求，越來(lái)越多的工程問(wèn)題牽涉到土體的抗拉強(qiáng)度，如地面開(kāi)裂，土石壩心墻裂縫，水力劈裂等都是土體

2、拉伸破壞的表現(xiàn)形式。因此，對(duì)于土體拉伸特性的深入研究不僅對(duì)完善土體的強(qiáng)度理論有著重要的理論意義，更是對(duì)解決復(fù)雜巖土工程問(wèn)題有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以非飽和粉砂為研究對(duì)象，利用自主開(kāi)發(fā)研制的土體抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，運(yùn)用等速率單軸拉伸方法對(duì)非飽和粉砂的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作，開(kāi)展了不同干密度和含水量條件下的非飽和土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)研究，在此基礎(chǔ)上提出了非飽和土抗拉強(qiáng)度模型，并基于有限元程序?qū)κ覂?nèi)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬和分

3、析。
　　本文取得的主要研究成果如下:
　　1.自主開(kāi)發(fā)研制了可對(duì)不同初始條件下非飽和土進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試的非飽和土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)裝置。利用該試驗(yàn)裝置，開(kāi)展了不同初始干密度和不同初始含水量條件下非飽和粉砂抗拉強(qiáng)度測(cè)試，通過(guò)試驗(yàn)得到了特定條件下非飽和粉砂在拉力作用下的拉伸作用力-時(shí)間曲線、位移-時(shí)間曲線、拉伸作用力-位移曲線和拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并基于上述試驗(yàn)結(jié)果最終獲得了不同初始干密度條件下上述非飽和粉砂抗拉強(qiáng)度-含水量關(guān)系曲線

4、。
　　2.基于試驗(yàn)研究成果，揭示了非飽和粉砂抗拉強(qiáng)度隨干密度和含水量的演化規(guī)律，并進(jìn)一步基于土體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的演化，分析得到了非飽和粉砂抗拉強(qiáng)度演化的微觀機(jī)理。在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)能考慮干密度和含水量影響的非飽和土抗拉強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)該模型的有效性和適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　3.基于大型有限元分析軟件ABAQUS，對(duì)上述非飽和土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行了有限元模擬分析，通過(guò)對(duì)上述室內(nèi)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行建模，計(jì)算分析了試樣