基坑开挖土体的变形性状及本构模型试验研究

摘要

本文结合基坑开挖工程的实际特点，采用普通三轴和真三轴模拟深基坑开挖土体的卸荷实际应力路径试验，来研究深基坑土体的工程特性以确定土体参数与本构模型，使深基坑设计参数与设计理论更加符合实际工程状况，这对于深基坑工程的数值分析与优化设计，保证基坑工程的变形、安全与稳定，具有十分重要的理论意义和实际意义。主要研究内容和成果如下： 1．针对深基坑开挖卸荷的实际应力状态，通过对常规应变控制式三轴仪的改造，设计了符合基坑开挖特点的三轴试验方法，选取武汉地区具有代表性的饱和粉质粘土进行了模拟排水条件下基坑开挖侧向卸荷过程的试验研究，并对试验所得的各种曲线进行了对比分析。 2．根据普通三轴和真三轴试验的结果，对Duncan-Chang模型进行了研究，运用基坑开挖侧向卸荷过程中的变形模量计算公式来代替邓肯-张模型中基于σ<,3>=const推导出的切线模量公式，以验证 Duncan-Chang模型对于复杂应力路径下土体应力—应变特性的适应性。 3．将 Duncan-Chang 非线性弹性模型应用于平面应变情况，针对 Duncan-Chang模型不能反映中主应力的影响，对邓肯-张模型进行了改进，确定了模型中的参数，并用理论计算所得应力-应变关系曲线和试验所得应力-应变关系曲线进行对比分析，探讨了该模型对于卸荷工程这类特殊应力路径的适应性。

目录

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声明

第1章绪论

1.1研究背景及论文选题

1.2论文研究的目的和意义

1.3基坑开挖土体的试验研究现状

1.3.1二维应力状态下卸荷试验研究

1.3.2三维应力状态下卸荷试验研究

1.4土的本构模型研究现状

1.5本论文主要研究工作

第2章排水条件下基坑开挖过程的二维应力状态卸荷试验研究

2.1引言

2.2常规三轴试验中土体应力路径分析

2.2.1不固结不排水剪切试验(UU试验)

2.2.2固结不排水剪切试验(CU试验)

2.2.3固结排水剪切试验(CD试验)

2.3基坑开挖过程土体的应力路径分析

2.4模拟基坑开挖卸荷过程的试验研究

2.5排水条件模拟

2.6试验设计与试验步骤

2.6.1试验设计

2.6.2试验设备

2.6.3试验过程

2.7试验成果

2.7.1土样基本物理力学性质指标

2.7.2试验数据修正

2.7.3应力—轴向应变关系曲线

2.7.4体应变—轴向应变关系曲线

2.7.5轴向应变ε1—水平向应变ε3关系曲线

第3章排水条件下基坑开挖过程的三维应力状态卸荷试验研究

3.1引言

3.2试验仪器

3.3试验方案、试验过程

3.3.1试验方案

3.3.2试验过程

3.4试验成果

3.4.1应力—应变关系曲线

3.4.2轴向应变ε1—水平向应变ε3关系曲线

3.4.3体应变—轴向应变关系曲线

第4章不同应力状态下卸荷土体的变形性状分析

4.1引言

4.2排水条件下基坑开挖侧向卸荷土体的变形性状分析

4.2.1应力—应变关系变化规律分析

4.2.2轴向应变ε1—水平向应变ε3变化规律分析

4.2.3体应变—轴向应变变化规律分析

4.2.4强度指标分析

4.2.5弹性模量分析

4.3平面应变不同排水条件下土体的变形性状比较

第5章排水条件下基坑开挖卸荷土体的本构模型试验研究

5.1引言

5.2广义虎克定律

5.3非线性弹性本构模型的建立

5.3.1典型非线性弹性模型

5.3.2 Duncan-Chang模型的讨论

5.4基坑开挖侧向卸荷土体的变形模量公式

5.5模型参数的确定

5.5.1 Duncan-Chang模型参数的分析

5.5.2 Duncan-Chang模型参数的确定

5.5.3 Duncan-Chang双曲线模型用于平面问题

5.6改进的邓肯—张模型

5.6.1改进方法

5.6.2改进模型的参数

5.6.3改进的Duncan-Chang双曲线模型用于平面问题

5.7计算值与试验结果的比较分析

5.8结论

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录