海口灵山红粘土工程特性研究

摘要

红粘土自发现以来已有200余年历史,属于区域性特殊土,我国的红粘土广泛分布于南方。红粘土具有许多特殊的工程特性:高含水率、高孔隙比、低压缩性、高强度等。
　　 海南全岛大部分区域分布有红粘土,主要由花岗岩及玄武岩经过红土化作用形成,海口市灵山镇位于海南省北部玄武岩分部区域,该镇大部分地区分布有红粘土。本文通过收集国内其他地区红粘土文献资料,得到了其他地区红粘土的一些物理力学指标数据,将之与海口灵山红粘土进行了比较,并以海口灵山红粘土为研究对象,进行了各项室内常规土工试验,获得了其主要的工程性质参数。本文在研究中采用美国全自动LoadTracⅡ型三轴仪,进行了三轴压缩试验及三轴应力路径试验,获得了其应力应变关系。在各项试验数据的基础上,对海口灵山红粘土进行了本构模型的研究。本文获得的主要结论有以下几点:
　　 (1)对海口灵山红粘土进行室内土工试验,获得了一系列工程特性指标,如高含水率、高孔隙比、高液塑限、中等压缩性、中等灵敏度等工程性质参数。
　　 (2)本文对海口灵山红粘土进行各种应力路径下的三轴试验,揭示了海口灵山红粘土的应力应变关系,得出海口灵山红粘土分别在不同的应力路径下具有剪缩性和剪胀性。
　　 (3)对海口灵山红粘士进行本构模型研究,对海口灵山红粘土进行了Duncun-Chang模型及改进Duncun-Chang模型的研究和参数标定。通过海口灵山红粘土的Duncun-Chang模型和改进Duncun-Chang模型确定的预测值与实测值进行对比,发现改进Duncun-Chang模型能够较好的反映海口灵山红粘土的应力应变关系。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外发展现状

1.2.1 红粘土的定义

1.2.2 红土的成因

1.2.3 红土的分类

1.2.4 红粘土的矿物组成、化学组成及结构特征

1.2.5 红粘土的工程特性

1.2.6 红粘土的工程危害

1.3 红粘土研究技术路线

第二章 海口灵山镇红粘土常规室内试验研究

2.1 试验取样与制备

2.2 常规室内土工试验

2.2.1 试验内容

2.2.2 试验结果

2.3 胀缩性试验

2.3.1 自由膨胀率试验

2.3.2 收缩试验

2.4 直接剪切试验

2.4.1 快剪试验

2.4.2 固结快剪试验

2.5 标准固结试验

2.6 无侧限压缩试验

2.7 本章小结

第三章 三轴试验研究

3.1 试验设备

3.2 试验方法

3.3 三轴压缩试验

3.3.1 不固结不排水剪试验(UU试验)

3.3.2 固结不排水剪试验(CU试验)

3.3.3 固结排水剪试验(CD试验)

3.4 三轴应力路径试验

3.4.1 σ3定值剪切试验

3.4.3 σ1定值剪切试验

3.4.4 等p试验

3.4.5 等q试验

3.5 比较分析

3.5.1 原状土与扰动土σ3定值试验对比

3.5.2 σ3定值、等p、σ1定值试验在CU条件下的对比分析

3.5.3 σ3定值、等P试验在CD条件下的对比分析

3.5.4 破坏土样对比

3.6 本章小结

第四章 海口灵山红粘土非线性本构模型研究

4.1 引言

4.2 广义虎克定律

4.3 DUNCAN-CHANG模型研究

4.3.1 Duncan-Chang E-v模型

4.3.2 Duncun-Chang E-B模型

4.4 改进DUNCAN-CHANG模型

4.4.1 切线模量

4.4.2 切线泊松比

4.5 海口灵山红粘土模型参数的标定

4.5.1 海口灵山红粘土Duncan-Chang模型参数的标定

4.5.2 海口灵山红粘土改进Duncan-Chang模型参数标定

4.5 海口灵山红粘土应力应变模型预测分析

4.5.1 海口灵山红粘土Duncan-Chang模型预测分析

4.5.2 海口灵山红粘土改进Duncan-Chang模型预测分析

4.6 本章小结

第五章 结论

5.1 主要结论

5.2 进一步工作的建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要科研和实践

附录