本文關(guān)鍵詞：軟土性狀的溫度效應(yīng)

  更多相關(guān)文章： 軟土 溫度效應(yīng) 本構(gòu)模型 溫控三軸儀 升溫-降溫循環(huán) 管土軸向相互作用

【摘要】：核廢料埋置、高壓電纜、能源樁(地?zé)豳Y源開發(fā))、高溫海底管道和供熱管道等能源相關(guān)的基礎(chǔ)工程建設(shè)日益增多,這些高溫埋置結(jié)構(gòu)周期性地改變了地基土體的溫度。溫度作為軟土性狀的重要影響因素,常常被巖土工程師們所忽略。在近五十年來,前人在軟土性狀溫度效應(yīng)的研究取得了豐碩的成果,但仍缺乏針對軟土不排水升溫或升溫-降溫循環(huán)后的強度和剛度方面的研究。本文通過理論方法、土單元實驗以及管道模型實驗對軟粘土性狀的溫度效應(yīng)進行系統(tǒng)的研究,本文主要做了如下工作:1.提出了溫度相關(guān)參數(shù)θ與土體塑性指數(shù)Ip、液限wL之間的表達式;同時基于傾斜橢圓屈服面方程,引入溫度相關(guān)參數(shù)θ,建立了可以考慮溫度效應(yīng)和各向異性的本構(gòu)模型。與修正劍橋模型相比,本文模型只增加1個參數(shù),使用方便。2.對GDS動三軸儀器進行了改造,研制了能夠進行精確溫控的三軸加載系統(tǒng)。通過新研制的溫控三軸對紫金港粘土和高嶺土進行了一系列實驗,系統(tǒng)地研究了不同超固結(jié)比軟土在不同排水升溫條件、升溫-降溫循環(huán)等條件下的力學(xué)性狀。3.實驗發(fā)現(xiàn)溫度對高嶺土(Ip=28)的土體臨界狀態(tài)應(yīng)力比M有較大影響,而對紫金港粘土(Ip=21)的影響較小。通過實驗標(biāo)定得到了溫度與高嶺土臨界狀態(tài)應(yīng)力比M的關(guān)系式,并結(jié)合本文提出的本構(gòu)模型對高嶺土排水升溫和升溫-降溫循環(huán)條件下的不排水剪切進行了計算,計算結(jié)果能夠較好的反應(yīng)土體強度的變化。4.理論推導(dǎo)了不排水升溫條件下正常固結(jié)土升溫產(chǎn)生的超孔壓與溫度的關(guān)系,基于高嶺土的實驗數(shù)據(jù)得到了可以考慮不同超固結(jié)比下土體不排水升溫產(chǎn)生的超孔壓與溫度的顯示表達式,并結(jié)合前文推導(dǎo)的本構(gòu)模型,對高嶺土不排水升溫后的不排水剪切過程進行了模擬計算,計算結(jié)果與實驗結(jié)果對比較好。5.開展了管道與土體軸向相互作用模型實驗,研究了管道的排水升溫、不排水升溫和升溫-降溫循環(huán)對管道軸向強度和剛度的影響。實驗發(fā)現(xiàn)最不利的工況發(fā)生在管道快速升溫(對應(yīng)不排水升溫)過程中,此時管道周圍土體中孔壓值可達其初始豎向有效應(yīng)力的40%左右,進而導(dǎo)致管道軸向峰值強度和殘余強度下降約20%,管道軸向運動對土體的主要影響范圍增大約40%。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU447
，

本文編號：1289322