密砂固结不排水本构特性研究

摘要

土体是工程中常见的一类地质材料,它包含大量的孔隙,因此在较低的应力水平下就可以发生塑性体积变形。根据岩土塑性体应变与塑性剪应变的相互作用原理,土体塑性体应变的出现将引发塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用,从而导致土体复杂的变形性状。其中,压硬性、剪胀性、应力路径相关性是土体最为重要的三大特性。这三大特性已经被大量的试验所证实,但是对于它们产生的机理,目前在学术界存在不同的解释。
　　本文基于密砂的固结不排水常规三轴剪切试验结果,根据塑性体应变与剪应变的相互作用原理,分析密砂的本构特性。主要包括两部分工作:其一,将塑性体应变与剪应变的相互作用原理用于解释密砂的本构特性;其二,分析密实度对砂土本构特性的影响。取得了以下主要成果:
　　(1)砂土具有岩土材料特有的性质:压硬性、剪胀性和应力路径相关性,产生这些特性的主要根源是塑性体应变和剪应变强烈的相互作用。
　　(2)塑性体应变的变化以及塑性体应变和剪应变的相互作用决定了砂土应力应变关系曲线的类型。
　　(3)塑性体应变的控制作用的表现形式有两种:在没有体积改变的不排水条件下,表现为孔隙水压力的变化;在排水条件下,塑性体应变和剪应变的相互作用通过塑性体应变自身的变化来实现。
　　(4)应力路径相关性是塑性体应变与剪应变之间相互作用的综合表现,不同的应力路径,砂土达到不同的破坏强度。
　　(5)初始孔隙比对砂土本构特性起重要作用,不同的初始孔隙比,在不排水条件下,砂土的变形和强度特性差别很大。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 现有本构模型概述

1.3 本文选题背景和意义

1.4 本文主要工作

2 土的本构模型

2.1 模型理论概述

2.2 土的弹性模型

2.3 土的弹塑性模型

3 塑性体应变与剪应变的相互作用原理

3.1 塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用

3.2 空间临界状态线

4 密砂固结不排水常规三轴试验

4.1 引言

4.2 三轴试验砂样的制备及其相关物理指标的测定

4.3 砂土的三轴剪切试验

4.4 试验方案及试验结果

5 密砂本构特性分析

5.1 塑性体应变和剪应变的相互作用

5.2 密实度对砂土本构特性的影响

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录