本文關鍵詞：主應力方向變化下軟粘土各向異性和非共軸特性試驗研究

  更多相關文章： 飽和軟粘土 各向異性 非共軸特性 三軸試驗 空心圓柱扭剪試驗 孔壓 排水條件 K_0固結

【摘要】：在實際工程中(邊坡工程、交通工程和海洋工程等),地基土體單元在固結和受力過程中不僅主應力大小會發(fā)生改變,主應力方向也會發(fā)生偏轉,主應力方向發(fā)生變化就涉及到土體在不同方向上的力學特性。由于沉積條件、顆粒取向以及加載條件等差異,土體在不同的方向上的應力應變關系、強度等力學特征都會表現(xiàn)出一定的各向異性。在主應力軸旋轉過程中,土體的另一個重要特性就是塑性應變增量方向與主應力方向不共軸,即應力應變非共軸現(xiàn)象。在實際工程中,如果忽略土體非共軸特性的影響可能會低估土體的變形而使工程設計偏于不安全。考慮主應力方向變化的土體各向異性和非共軸特性研究,旨在更加全面地還原土體更真實的受力狀態(tài),了解和探究土體在實際工程受力條件下的服役性能。我國東部沿海地區(qū)是交通工程、海洋工程等大型工程的密集分布區(qū),這一區(qū)域廣泛分布著深厚的軟粘土層。而目前考慮主應力軸方向變化的土體各向異性和非共軸特性的研究中,粘性土的研究還是偏少。除此之外,考慮排水條件對非共軸特性的影響和偏應力大小與主應力方向耦合變化的試驗研究也偏少。所以需要開展考慮主應力軸方向變化(旋轉)條件下軟粘土的各向異性和非共軸特性試驗研究,這對準確預測主應力軸旋轉條件下土體的變形、探究軟粘土地基災變發(fā)展機理以及災變控制等至關重要。本文以溫州軟粘土為研究對象,通過一系列的室內(nèi)單元體試驗探究考慮主應力方向變化(旋轉)條件下軟粘土的各向異性和非共軸特性。本文的主要研究工作和研究成果如下：1.利用泥漿加壓固結法的原理,研發(fā)了一套新型的K0條件下制備大直徑軟粘土試樣的試驗裝置和制樣方法。該制樣設備可以實現(xiàn)在最高達到800kPa的高壓力條件下比較快速地制得均勻的大直徑軟粘土試樣,為土工試驗提供試樣。在制樣完成之后,利用含水率試驗、密度試驗和固結試驗對該設備所制得的試樣進行了均勻性檢驗和可重復性檢驗,結果表明通過該制樣設備制得的軟粘土試樣具有良好的均勻性和可重復性。2.通過在與沉積方向呈不同夾角的方向上進行取樣,對這些試樣進行固結、滲透和三軸試驗,以探索軟粘土的壓縮、滲透、孔壓、強度和應力應變關系等特性隨著取樣方向的變化關系。試驗結果表明：軟粘土壓縮特性的各向異性是不可忽視的,越接近沉積方向取樣,孔隙比變化越小,即壓縮性相對較差；相反,越遠離沉積方向取樣,試樣的壓縮性越好。對于滲透系數(shù),越接近平行和垂直方向取樣的軟粘土滲透系數(shù)越大,越接近于45°方向上取樣的軟粘土滲透系數(shù)越小。軟粘土在沉積方向的強度最大；越偏離沉積方向,強度越小；垂直于沉積方向取樣的軟粘土試樣強度最小。不同取樣方向試樣偏應力峰值的連線為一條過原點的直線,其斜率為1.17,溫州軟粘土的有效內(nèi)摩擦角為29.3°。3.利用GDS空心圓柱系統(tǒng)在不排水和排水條件下,對軟粘土進行不同大主應力方向的剪切試驗,從孔壓發(fā)展、應力應變關系和應力應變非共軸現(xiàn)象等角度研究軟粘土的各向異性,同時分析了中主應力系數(shù)對于軟粘土的上述特性的影響和排水條件對于軟粘土非共軸特性的影響。試驗結果表明：大主應力方向角對于應力應變關系、有效應力路徑和孔壓發(fā)展有著明顯的影響。軟粘土在主應力方向固定的剪切過程中,當大主應力方向角在0。、45。和90。時(純壓、純扭和“純拉”狀態(tài)),基本不體現(xiàn)應力應變非共軸特性。當大主應力方向角小于45。,大主應變增量方向角大于大主應力方向角；當大主應力方向角大于45。,大主應變增量方向角小于大主應力方向角,即大主應變增量的方向總向45。方向偏離。排水條件對于軟粘土非共軸特性有一定的影響,不排水條件下的非共軸現(xiàn)象相對于排水條件更加顯著。4.利用GDS空心圓柱系統(tǒng)在不排水條件下,對飽和軟粘土進行了主應力軸連續(xù)旋轉和偏應力大小與主應力方向耦合變化的試驗研究。在試驗過程中設定了不同的偏應力值和不同的中主應力系數(shù),在試驗結果中分析了在主應力軸連續(xù)旋轉條件下偏應力值、中主應力系數(shù)和旋轉圈數(shù)對于軟粘土孔壓發(fā)展、應力應變關系和應力應變非共軸等特性的影響。試驗結果表明：主應力軸的旋轉會引起土樣內(nèi)孔隙水壓力的增大,同時土體單元軸向應變、徑向應變、切向應變和剪切應變都呈現(xiàn)出一定的周期性。在主應力軸旋轉過程中,大主應力方向角與大主應變增量方向角之間存在著非常顯著的非共軸現(xiàn)象。在主應力軸旋轉過程中,大主應變增量的方向角至始至終都是大于大主應力方向角的。
【關鍵詞】：飽和軟粘土 各向異性 非共軸特性 三軸試驗 空心圓柱扭剪試驗 孔壓 排水條件 K_0固結
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU442
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 研究的背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-25
• 1.2.1 土體各向異性研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 土體非共軸特性研究現(xiàn)狀20-25
• 1.3 研究現(xiàn)狀總結25-26
• 1.4 本文主要工作26-27
• 第2章 試驗儀器及土樣制備27-48
• 2.1 前言27
• 2.2 試驗儀器27-34
• 2.2.1 固結儀27-28
• 2.2.2 滲透儀28-29
• 2.2.3 動三軸試驗系統(tǒng)29-32
• 2.2.4 動態(tài)空心圓柱系統(tǒng)32-34
• 2.3 試驗土樣34-44
• 2.3.1 制樣背景34-36
• 2.3.2 K_0條件下軟粘土制樣設備簡介36-38
• 2.3.3 K_0條件下軟粘土制樣步驟簡介38-42
• 2.3.4 試樣的均勻性和可重復性檢驗42-43
• 2.3.5 試驗所用土樣參數(shù)43-44
• 2.4 試樣的制作、飽和和固結44-47
• 2.4.1 試樣的制作44-46
• 2.4.2 試樣的飽和46
• 2.4.3 試樣的固結46-47
• 2.5 本章小結47-48
• 第3章 軟粘土各向異性試驗研究48-61
• 3.1 前言48
• 3.2 制樣方法48-49
• 3.3 試驗方案49-50
• 3.4 試驗過程50-51
• 3.4.1 固結試驗50
• 3.4.2 滲透試驗50-51
• 3.4.3 三軸試驗51
• 3.5 試驗結果及其分析51-59
• 3.5.1 固結試驗51-54
• 3.5.2 滲透試驗54-55
• 3.5.3 三軸試驗55-59
• 3.6 本章小結59-61
• 第4章 軟粘土主應力方向固定的剪切試驗研究61-75
• 4.1 前言61
• 4.2 試驗原理61-62
• 4.3 試驗方案62-64
• 4.4 試驗結果及其分析64-73
• 4.4.1 應力路徑64-66
• 4.4.2 孔壓發(fā)展規(guī)律66-68
• 4.4.3 典型應變發(fā)展規(guī)律68-70
• 4.4.4 應力應變關系70-71
• 4.4.5 應力應變非共軸71-73
• 4.5 本章小結73-75
• 第5章 軟粘土主應力軸旋轉試驗研究75-93
• 5.1 前言75
• 5.2 試驗原理75-76
• 5.3 試驗方案76-78
• 5.4 試驗結果及其分析78-91
• 5.4.1 應力路徑78-79
• 5.4.2 孔壓發(fā)展規(guī)律79-80
• 5.4.3 典型應變發(fā)展規(guī)律80-85
• 5.4.4 偏應力幅值與中主應力系數(shù)的影響85-87
• 5.4.5 應力應變非共軸87-91
• 5.5 本章小結91-93
• 第6章 結論與展望93-96
• 6.1 本文主要結論93-95
• 6.2 進一步研究建議95-96
• 參考文獻96-102
• 作者簡歷及論文發(fā)表102

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 扈萍;黃茂松;錢建固;呂璽琳;;砂土非共軸特性的本構模擬[J];巖土工程學報;2009年05期

2 楊蘊明;柴華友;韋昌富;;非共軸本構模型的數(shù)值計算問題[J];巖土力學;2010年S2期

3 錢建固;黃茂松;楊峻;;真三維應力狀態(tài)下土體應變局部化的非共軸理論[J];巖土工程學報;2006年04期

4 史宏彥;白琳;;平面應變條件下土的非共軸變形特性[J];廣東工業(yè)大學學報;2007年03期

5 羅強;王忠濤;欒茂田;楊蘊明;陳培震;;非共軸本構模型在地基承載力數(shù)值計算中若干影響因素的探討[J];巖土力學;2011年S1期

6 羅強;欒茂田;楊蘊明;;非共軸本構模型在吸力桶地基承載力有限元分析中應用[J];海洋工程;2012年02期

7 何對燕;;非共軸光學系統(tǒng)傳遞函數(shù)計算[J];應用光學;1988年04期

8 王永仲;非共軸光學系統(tǒng)計算程序的若干問題[J];光學技術;1992年04期

9 何對燕;非球面非共軸光學系統(tǒng)傳遞函數(shù)計算要點[J];儀器儀表學報;1989年04期

10 羅強;欒茂田;趙守正;;一種非共軸應變硬化本構模型數(shù)值應用及離心機試驗驗證[J];大連理工大學學報;2013年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳朋;基于非共軸平衡光路的外差激光干涉周期非線性抑制方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 羅強;非共軸本構模型的數(shù)值應用及離心機試驗研究[D];大連理工大學;2013年

3 嚴佳佳;主應力連續(xù)旋轉下軟粘土非共軸變形特性試驗和模型研究[D];浙江大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳進美;主應力方向變化下軟粘土各向異性和非共軸特性試驗研究[D];浙江大學;2016年

2 王興;基于材料特性相關位勢理論描述砂土的非共軸特性[D];寧夏大學;2016年

3 楊彥豪;軟粘土非共軸特性的試驗研究[D];浙江大學;2014年

，

本文編號：719218