黃土的壓剪濕損傷演化特性及本構(gòu)模型研究.pdf

1、黃土是一種具有天然結(jié)構(gòu)性的非飽和土。黃土特殊的結(jié)構(gòu)組成使其具有不同于其他土類的工程性質(zhì)，它是影響黃土宏觀力學(xué)特性的一個最本質(zhì)的內(nèi)在因素，它與黃土的粒度、密度及濕度一樣，能夠反映土體的強(qiáng)度、變形等力學(xué)特性的變化，是黃土力學(xué)特性變化的根本原因之一。本文以具有顯著結(jié)構(gòu)性的原狀黃土為研究對象，針對在加荷、增濕過程中黃土的結(jié)構(gòu)損傷變形特性，從黃土的結(jié)構(gòu)損傷變形規(guī)律分析入手，基于原狀黃土的側(cè)限壓縮試驗(yàn)以及三軸剪切試驗(yàn)提出一種原狀黃土結(jié)構(gòu)從穩(wěn)態(tài)到損傷

2、的發(fā)展變化模式，并結(jié)合巖土損傷力學(xué)理論提出能夠綜合反映加荷、增濕作用影響的結(jié)構(gòu)損傷因子（即損傷比），建立原狀結(jié)構(gòu)性黃土的一維壓縮模型以及考慮加荷、增濕作用下原狀結(jié)構(gòu)性黃土的結(jié)構(gòu)損傷彈塑性本構(gòu)模型。主要的研究成果有：
　　第一，針對以前學(xué)者研究結(jié)構(gòu)完全損傷土（無結(jié)構(gòu)性土）時，用飽和人工重塑土進(jìn)行近似模擬的不足，開發(fā)了一種正常固結(jié)土制備裝置。該裝置可以制備出近似正常固結(jié)土力性質(zhì)的試樣，同時提出兩種控制正常固結(jié)土成樣干密度的方法。

3、>　　第二，對原狀黃土以及正常固結(jié)黃土進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗(yàn)，根據(jù)試樣的變形和受荷狀態(tài)，分別提出原狀黃土的變形損傷模式與強(qiáng)度損傷模式，并依據(jù)兩種損傷模式分別指出結(jié)構(gòu)變形損傷比與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度損傷比的確定方法，進(jìn)一步推導(dǎo)出考慮原狀黃土結(jié)構(gòu)損傷演化的一維壓縮模型表達(dá)式
　　第三，根據(jù)原狀黃土與正常固結(jié)黃土側(cè)限壓縮曲線的相對位置，確定出原狀黃土的結(jié)構(gòu)屈服壓力，并以結(jié)構(gòu)屈服壓力為界限，將原狀黃土的受荷變形分為彈性變形與塑性變形。提出了一種原狀黃土結(jié)構(gòu)

4、損傷的臨界狀態(tài)模式。
　　第四，在不同外荷載作用下，對不同濕度的原狀黃土進(jìn)行基質(zhì)吸力量測，提出峰值基質(zhì)吸力以及基質(zhì)吸力臨界荷載的概念；研究基質(zhì)吸力臨界荷載與結(jié)構(gòu)屈服壓力的關(guān)系；對不同濕度原狀黃土進(jìn)行濕陷試驗(yàn)，研究了峰值濕陷壓力與結(jié)構(gòu)屈服壓力的關(guān)系。
　　第五，對不同濕度原狀黃土以及正常固結(jié)黃土進(jìn)行三軸等向壓縮試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，分析原狀黃土結(jié)構(gòu)在等向壓縮及三軸剪切路徑下的損傷變形特性，并分別提出球應(yīng)力損傷比及剪應(yīng)力損傷比的確

5、定方法。
　　第六，結(jié)合本文提出的正常固結(jié)土制備方法所制備的正常固結(jié)黃土試樣，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，分析其屈服破壞特性，驗(yàn)證了本文提出的正常固結(jié)土制備方法的合理性。
　　第七，結(jié)合提出的原狀黃土結(jié)構(gòu)損傷比，分析原狀黃土的屈服破壞特性，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)損傷黃土的彈塑性本構(gòu)模型，并通過相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證了本構(gòu)模型的合理性。
　　第八，結(jié)合黃土一維壓縮條件下結(jié)構(gòu)損傷串聯(lián)模型與并聯(lián)模型及推導(dǎo)的黃土結(jié)構(gòu)損傷彈塑性本構(gòu)模型對實(shí)際工程場地進(jìn)行濕陷變形量