考虑小应变刚度的花岗岩残积土力学试验研究及工程应用

摘要

我国陆地上的花岗岩残积土分布面积十分广泛，特别是在东南沿海地区。花岗岩残积土作为一种特殊土，由于缺少对其物理力学特性的深入研究，导致很多问题出现在花岗岩残积土地区进行的岩土工程实践中。针对在厦门地铁2号线五缘湾南站基坑现场取得的花岗岩残积原状土进行室内三轴试验、卸载再加载试验和弯曲元试验，以研究花岗岩残积土的应力-应变关系及其结构性，并探究土体在小应变阶段的抗剪刚度特征。主要内容和结果包括：
　　1、通过室内基本土工试验得到，所取土样的各项基本力学性质，按《土工试验规程》（SL237-1999）分类属于饱和的低液限粉土质砂。
　　2、通过室内三轴固结不排水试验，研究了对花岗岩残积土原状样和重塑样的应力应变关系和其结构性。原状样的三轴剪切试验的应力-应变关系大都为应变软化型，其结构破坏面均形成破裂面破坏；重塑样的应力-应变关系都为应变硬化型，其结构破坏面为鼓状破坏。原状样的重复卸载再加载试验表明土体的应力应变关系是一种硬化关系，包括剪切硬化和压缩硬化，其卸荷回弹模量远大于主加载模量。
　　3、通过对花岗岩残积土原状样进行弯曲元测试试验，研究了岩土体发生变形的初期，土体处于小应变状态时的土体剪切刚度特征。其最大剪切模量要远大于正常情况下土体的模量，且其随着应变量的递增衰减很迅速。
　　4、结合厦门市地铁2号线五缘湾南站基坑工程实例，讨论了试验得到的HS-Small模型参数在花岗岩残积土基坑开挖工程中的应用性。结合实际监测数据对比分析，HS-Small模型能够对基坑开挖中土体的变形情况进行更精准地计算，可以用作岩土工程计算中预测土体的变形。
　　5、基坑开挖中土体的卸荷是一个重要问题，将卸载再加载模量与主加载模量分别定义是很重要的。HS-Small模型考虑了这一点，并在此基础上考虑了土体处于小应变状态时剪切刚度非常大的特征，从而实现精确分析土体变形。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及方法

第2章 花岗岩残积土样基本物理性质试验

2.1 引言

2.2 土样来源及取样方法

2.3 土样的基本物理性质

2.4 小结

第3章 花岗岩残积土三轴剪切试验分析

3.1 引言

3.2 试验仪器

3.3 试验方案

3.4 试验操作步骤

3.5 数据处理与试验结果分析

3.6 小结

第4章 花岗岩残积土弯曲元试验分析

4.1 引言

4.2 试验仪器与方案

4.3 数据处理与试验结果分析

4.4 花岗岩残积土小应变范围内强度参数分析

4.5 小结

第5章 考虑小应变特性的基坑变形分析

5.1 引言

5.2 五缘湾南站基坑概况

5.3 计算模型与参数

5.4 模拟结果分析与对比验证

5.5 小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果