土體在自然狀態(tài)下受到溫度、大氣降雨等自然環(huán)境的影響,其飽和度時常處于變化的狀態(tài),這使得天然狀態(tài)下構(gòu)成土壤的固、液、氣三相物質(zhì)之間的比例并非是恒定不變的。土在濕化或者干燥過程中均會產(chǎn)生變形,土體濕化是誘發(fā)地基沉降、邊坡失穩(wěn)、路基沉陷等一系列嚴重工程事故的重要原因。人們要找到更加安全、經(jīng)濟、可靠的方式預(yù)防或處理地基土體中因飽和度的變化而在實際工程產(chǎn)生的工程事故,首先要做的工作就是深入認識非飽和土體的應(yīng)力變形現(xiàn)象隨飽和度變化的規(guī)律。因此進行非飽和土彈塑性本構(gòu)模型的研究對于預(yù)防或處理土體因飽和度變化而造成的工程事故具有深遠的意義。本文對SFG模型的屈服面進行改進后推導(dǎo)出其相應(yīng)的彈塑性本構(gòu)關(guān)系,并將改進的模型編制成程序。通過對南昌某地紅土進行試驗,測定了模型驗證所需的計算參數(shù)。將參數(shù)輸入模型程序運算,并將運算所得結(jié)果與非飽和三軸試驗數(shù)據(jù)進行對比。驗證模型模擬非飽和土應(yīng)力-應(yīng)變行為的正確性,具體工作內(nèi)容如下:(1)本文在SFG模型的加載濕陷屈服面的基礎(chǔ)上,把聯(lián)合型屈服面的改進方法引入其中,得到一種新的改進屈服面。新的改進的屈服面在擁有光滑連續(xù)性的基礎(chǔ)上,既具有SFG模型中的加載濕陷屈服面(LC屈服面)的特性,也能夠反應(yīng)BBM模型中提出的吸力增加屈服面(SI屈服面)的特性。在改進屈服面的基礎(chǔ)上,基于彈塑性理論框架,推導(dǎo)出相應(yīng)的彈塑性本構(gòu)關(guān)系。改進后的模型克服了原模型中單一LC屈服面無法描述吸力大于臨界飽和吸力值s_(sat)后,吸力增加會產(chǎn)生塑性變形的問題。也簡化了雙屈服面模型中屈服面的耦合分析,拓寬了SFG模型的適用性。(2)基于彈塑性本構(gòu)關(guān)系的推導(dǎo)成果,利用Matlab數(shù)值計算軟件對軸對稱應(yīng)力狀態(tài)下非飽和土彈塑性本構(gòu)關(guān)系的計算過程進行編程,為模型的可靠性驗證計算提供了便捷的方法。(3)使用非飽和土固結(jié)直剪儀對南昌某地區(qū)的紅土進行了模型參數(shù)試驗,得到了模型計算所需的十一個參數(shù):λ_(vp)、κ_(vp)、s_(sat)、G、M、m、s~c、e_0、p_(y0)、p_(yn0)、s_0,為模型的驗證提供了數(shù)據(jù)保障。(4)通過試驗得到了南昌某地區(qū)的紅土土樣的壓縮系數(shù)λ、回彈系數(shù)κ隨基質(zhì)吸力s的變化規(guī)律,并與模型預(yù)測的參數(shù)規(guī)律進行對比,兩者較為吻合,驗證了SFG模型模擬非飽和狀態(tài)下的紅土應(yīng)力-應(yīng)變行為的可行性。(5)將試驗所得到的紅土計算參數(shù)輸入模型程序進行運算,模擬非飽和土樣在多種應(yīng)力路徑下的應(yīng)變行為,并將計算所得到的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線與課題組中成員對同種紅土在相同應(yīng)力路徑下的非飽和三軸試驗所得應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線進行對比,發(fā)現(xiàn)兩者所得關(guān)系曲線較為吻合。使用模型程序模擬Cunningham等人對重塑粉質(zhì)黏土進行的非飽和三軸試驗,并將計算結(jié)果與已發(fā)表文獻中的試驗結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)模型的模擬結(jié)果與試驗所得應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線較為接近。驗證了模型對非飽和土的應(yīng)力-應(yīng)變行為模擬的可靠性。
【學位單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

第 1 章 緒論，飽和度接近飽和且?guī)缀醪粫S著吸力的改變而改變；土體和度會隨著吸力的升高迅速降低；土體處于殘余區(qū)，由于土通狀態(tài)，飽和度隨吸力升高而降低的趨勢趨于平緩。而目前學特征曲線形態(tài)的影響因素比較公認的看法是：土體的礦物成力歷史的不同，是造成土體土水特征曲線形態(tài)差異的主要原

技術(shù)路線圖

變與應(yīng)力關(guān)系式的建立模型中認為非飽和土的體應(yīng)變v 與凈平均應(yīng)力ap=p-u 或基質(zhì)為基質(zhì)吸力 s 引起的體應(yīng)變與平均應(yīng)力 p 引起的體應(yīng)變之基質(zhì)吸力改變與凈平均應(yīng)力改變對土體體應(yīng)變的影響需要學中認為有效應(yīng)力與比體積之間有以下關(guān)系表達式：d dddwv vp vpw wv pu-v p -u p -u wu 為空隙水壓力，p 為平均應(yīng)力，dv 為體應(yīng)變增量，v為比量，λvp為飽和土正常固結(jié)壓縮線 NCL 斜率，可以根據(jù)僅向固結(jié)試驗繪制的 v-lg 曲線得到，曲線如圖 2.1 所示。 模型的建立
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本文編號：2841350