干密度和基质吸力对非饱和膨胀土强度和变形特性影响研究

摘要

我国膨胀土地区范围较广，据统计我国膨胀土地区生活的人口约占全国总数的四分之一，每年因膨胀土造成的经济损失不可估量，在自然条件下膨胀土一般以非饱和状态存在，因此膨胀土是一种特殊的非饱和土。膨胀土在水力作用下的反复变形特性无法用经典土力学解释，故使用非饱和土相关理论来解释膨胀土的力学特性具有一定的科学性。 本文以安徽合肥地区膨胀土重塑试样为研究对象，在非饱和土力学的基础上采用DGS非饱和三轴仪进行不同干密度和不同基质吸力固结排水剪切试验。通过试验结果以及相关参数的计算，分析了干密度和基质吸力对非饱和膨胀土强度和变形特性的影响： （1）干密度和基质吸力一定时，净围压越高，应力应变曲线的应变硬化现象越显著；当干密度和净围压一定时，非饱和膨胀土偏应力峰值随基质吸力的增大而增大。 （2）干密度能使非饱和膨胀土的强度显著增大，且随着干密度的增大，应力应变曲线呈先出由软化型向硬化型转变的规律。 （3）对强度参数分析可知，干密度一定时，总粘聚力c与基质吸力s呈线性正相关，随基质吸力增加，有效内摩擦角变化不大；进一步分析发现ψ'和c'均随干密度的增大近似呈线性增加，ψb随干密度的增大呈先增大后减小的趋势，且两者近似呈二次多项式关系。 （4）在Fredlund双应力状态变量强度公式基础上，通过建立强度参数与干密度的函数关系，提出了非饱和膨胀土抗剪强度的修正公式。 （5）对剪切体应变曲线分析可知，同一基质吸力下，随着干密度的增大，试样剪胀特性就越明显；当干密度一定时，随基质吸力的增大，试样的剪胀特性也随之增强。 （6）通过对非线性模型参数分析可知，初始切线变形模量和切线体积模量均与干密度和基质吸力的增加而增加，并通过线性拟合提出了考虑干密度和基质吸力的修正公式。

目录

声明

第1章 引 言

1.1 选题背景

1.2 选题目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 有待进一步探讨的问题

1.5 本文研究内容

1.6 本文技术路线

第2章 非饱和土强度与变形理论

2.1 非饱和土应力状态

2.2 非饱和土强度理论

2.2.1非饱和土强度公式

2.2.2 非饱和土强度参数求法

2.3 非饱和土变形理论

2.3.1 非饱和土体积变化关系

2.3.2 Duncan-Chang模型参数

2.4 本章小结

第3章 非饱和膨胀土强度特性试验研究

3.1 引言

3.2 试验仪器与方案

3.2.1 试验土样基本物理参数

3.2.2 试验仪器简介

3.2.3 试验前准备工作

3.2.4 试验方案

3.3 非饱和膨胀土强度试验结果与分析

3.3.1 应力-应变关系分析

3.4 非饱和膨胀土强度参数分析

3.4.1强度参数

3.4.2干密度和基质吸力对强度参数影响分析

3.4.3考虑与干密度和基质吸力有关的抗剪强度公式

3.5 本章小结

第4章 非饱和膨胀土变形特性及非线性参数分析

4.1 试验方案

4.2 试样制备和试验研究步骤

4.2.1试样制备过程

4.2.2试验研究步骤

4.3 试验结果与分析

4.3.1体变-轴向应变关系分析

4.3.2非线性参数分析

4.3.3 干密度和基质吸力对非线性模型参数的影响

4.3.4 与干密度和基质吸力有关的切线变形模量

4.3.5 与干密度和基质吸力有关的切线体积模量

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢