本文選題：紅土 + 應(yīng)力路徑�。� 參考：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著超高層建筑、地鐵、土壩等大型工程的發(fā)展和建設(shè),深基坑早已成為巖土工程領(lǐng)域的重要課題。場地內(nèi)土體的含水率、應(yīng)力狀態(tài)、固結(jié)度、應(yīng)力路徑等因素在不斷發(fā)生著變化,導(dǎo)致土體變形后強(qiáng)度降低,表現(xiàn)為不同的變形和強(qiáng)度特征。本文結(jié)合工程施工過程中的實(shí)際特點(diǎn),利用SLB-1應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切滲透儀對不同狀態(tài)下的南昌紅土進(jìn)行了應(yīng)力路徑試驗(yàn)研究,通過PFC3D離散元顆粒流程序模擬了不同應(yīng)力路徑下土體的破壞過程,歸納了不同應(yīng)力路徑下南昌紅土的變形和強(qiáng)度特征。本文研究所選用的紅土屬于南昌北部地區(qū)的表層粘土,對其進(jìn)行了基本物理指標(biāo)測試試驗(yàn),結(jié)果表明該紅土為低塑限粉質(zhì)粘土。通過濾紙法對南昌紅土進(jìn)行了土-水特征試驗(yàn),研究了土體基質(zhì)吸力隨著含水率、飽和度等因素的變化規(guī)律,通過Van Genuchten模型預(yù)測了南昌紅土的土-水特征曲線。利用SLB-1型應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切滲透儀,分別在3種應(yīng)力路徑下(CTC、TC、RTC)進(jìn)行了3個(gè)圍壓條件下的三軸剪切試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)對于原狀南昌紅土而言,在不同應(yīng)力路徑下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系差異明顯,CTC路徑下,主應(yīng)力差隨著軸向應(yīng)變的增加而增加,且當(dāng)土體達(dá)到屈服強(qiáng)度后主應(yīng)力差仍出現(xiàn)增加的趨勢,表現(xiàn)為應(yīng)變硬化型;RTC路徑下,主應(yīng)力差隨著軸向應(yīng)變的增加迅速增加,而后出現(xiàn)明顯的應(yīng)力峰值,土體達(dá)到屈服強(qiáng)度后主應(yīng)力差開始減小,且土體加速破壞,表現(xiàn)為明顯的應(yīng)變軟化型;TC路徑下,主應(yīng)力差隨著軸向應(yīng)變的增加先增加后趨于穩(wěn)定,表現(xiàn)為弱應(yīng)變硬化型。(2)對于不同含水率的非飽和紅土而言,隨著含水率的增加,土體的峰值強(qiáng)度降低;同一種路徑下,主應(yīng)力差與軸向應(yīng)變之間存在著非線性的關(guān)系,主應(yīng)力差隨著軸向應(yīng)變的增加而增加,圍壓越大,土體破壞時(shí)的峰值強(qiáng)度越大;不同應(yīng)力路徑下,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)出不同特性,其中CTC路徑下,主應(yīng)力差隨著軸向應(yīng)變的增加而增加,土體達(dá)到屈服強(qiáng)度后,主應(yīng)力差仍呈現(xiàn)增加的趨勢,表現(xiàn)為應(yīng)變硬化型,RTC路徑下,主應(yīng)力差在土體達(dá)到屈服強(qiáng)度后出現(xiàn)下降的趨勢,表現(xiàn)為應(yīng)變軟化型,TC路徑下,主應(yīng)力差呈現(xiàn)出先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢,不同應(yīng)力路徑下,土體在同一圍壓下主應(yīng)力差為CTCTCRTC。(3)對于不同固結(jié)條件下的飽和紅土而言,其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的變化規(guī)律與上文中提到的基本一致,需要說明的是,在未固結(jié)條件下,不同應(yīng)力路徑下的應(yīng)力應(yīng)變均呈現(xiàn)出不同程度的應(yīng)變硬化性,土體破壞后出現(xiàn)徑向的鼓脹變形現(xiàn)象。另外,在同一應(yīng)力路徑下、同一圍壓狀態(tài)下的主應(yīng)力差為等向固結(jié)非等向固結(jié)未固結(jié),一般認(rèn)為,實(shí)際工程中的土體處于非等向固結(jié)的狀態(tài),非等向固結(jié)條件下得到的土體應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)更接近于工程情況。(4)對于不同固結(jié)條件下飽和紅土的孔隙水壓力隨著應(yīng)變的變化表現(xiàn)出一定的規(guī)律性,另外,不同應(yīng)力路徑下的孔隙水壓力系數(shù)A的變化規(guī)律差異明顯。其中,在CTC路徑下,孔隙水壓力隨著軸向應(yīng)變的增加而增加,而后趨于穩(wěn)定狀態(tài),孔隙水壓力系數(shù)A呈現(xiàn)增加的趨勢;TC路徑下,孔隙水壓力隨著軸向應(yīng)變的增加先呈現(xiàn)上升趨勢,當(dāng)其達(dá)到峰值狀態(tài)后降低,孔隙水壓力系數(shù)A呈現(xiàn)先增加后逐漸降為零,而后其值為負(fù)且繼續(xù)減小的規(guī)律;RTC路徑下,孔隙水壓力隨著軸向應(yīng)變的增加而呈下降趨勢,且孔隙水壓力值為負(fù),土體表現(xiàn)為剪脹作用,孔隙水壓力系數(shù)A也一直為負(fù),并且一直處于減小的狀態(tài)。(5)對于總應(yīng)力路徑p-q曲線而言,原狀南昌紅土和不同狀態(tài)下的重塑土均表現(xiàn)出相同的特征,不同應(yīng)力路徑下的p-q曲線形態(tài)差異明顯,且在同一應(yīng)力路徑不同圍壓下的p-q曲線形態(tài)一致,曲線位置有別,表現(xiàn)為曲線在p軸的截距為圍壓的大小,說明圍壓大小僅影響p-q曲線的相對位置。(6)不同固結(jié)條件下飽和紅土的總應(yīng)力路徑p-q曲線和有效應(yīng)力路徑p′-q曲線之間存在一定的聯(lián)系,但相互之間也有明顯的差異。曲線在p軸、p′軸上的截距即為固結(jié)圍壓的值,圍壓的大小決定了曲線的相對位置。隨著主應(yīng)力差的增加,有效應(yīng)力與總應(yīng)力之間的差值增加,且在CTC路徑下增加的幅度最明顯。(7)根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)據(jù)繪制了土樣在不同含水率、不同應(yīng)力路徑、不同固結(jié)條件下的應(yīng)力摩爾圓,得出了其對應(yīng)的總抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ值以及飽和紅土的有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c′、φ',通過對比抗剪強(qiáng)度指標(biāo),發(fā)現(xiàn)粘聚力c值隨著土體含水率的增加而降低,CTC路徑中的粘聚力c值要明顯大于TC路徑,且RTC路徑中c值下降的幅度最明顯,內(nèi)摩擦角φ值未呈現(xiàn)出規(guī)律性。(8)通過離散元顆粒流程序PFC3D模擬了南昌紅土在不同應(yīng)力路徑下的破壞過程,得到了模型在3種應(yīng)力路徑下破壞時(shí)的顆粒位移分布圖,發(fā)現(xiàn)在CTC應(yīng)力路徑和TC路徑下,土體破壞后剪切面為一個(gè)單斜平面,RTC路徑下,其剪切面為兩個(gè)對稱相交的楔形平面,土體呈鼓脹現(xiàn)象,且數(shù)值模擬的結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)中土體破壞的情況一致。另外,3種應(yīng)力路徑下,模型上端顆粒的位移量要明顯大于下端顆粒,且上端顆粒移動方向基本是向下,下端顆粒則多向周圍移動。(9)從不同應(yīng)力路徑下,土體在不同軸向應(yīng)變時(shí)的顆粒位移分布矢量圖可以得出以下規(guī)律:軸向應(yīng)變較小時(shí),模型顆粒是呈均勻下移的變化規(guī)律,當(dāng)軸向應(yīng)變大于9%時(shí),模型逐漸出現(xiàn)剪切結(jié)構(gòu)面,當(dāng)軸向應(yīng)變達(dá)到15%時(shí),剪切面完全形成,認(rèn)為試樣在不同應(yīng)力路徑下的剪切面是在土體達(dá)到應(yīng)力峰值后形成的。另外,不同圍壓下模型的顆粒位移矢量圖差別不大,說明圍壓對顆粒位移影響不大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU446

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1747366