粗糙度对红粘土—混凝土结构接触面力学特性的影响

摘要

土体与混凝土结构接触面的粗糙度是岩土工程界研究的重要课题之一。本文以红粘土与混凝土结构接触面为研究对象，通过大型直剪试验，重点研究粗糙度对粘性土与混凝土结构接触面力学特性的影响，分析影响规律并探究影响机理。主要取得以下成果:
　　1.对常用的混凝土表面粗糙度评定方法进行了对比分析，研究结果表明灌砂法是目前工程实际中比较合理的方法。但是灌砂法评定表面规则变化的混凝土结构的粗糙度时存在明显不足，本文对灌砂法引入了两个修正系数，修正后的灌砂法能够很好地评定表面规则变化的混凝土结构的粗糙度。
　　2.粘性土与混凝土结构光滑接触面是一种特殊界面，本文对光滑接触面的力学特性进行了重点研究。总结了接触面剪应力-切向位移关系曲线、破坏强度、破坏面发生位置和法向变形的规律。对剪应力-切向位移关系曲线进行了分段描述，峰值前，满足指数关系，峰值后，满足双曲线关系，并提出了确定双曲线参数的试验方法。在一定法向应力范围内，法向变形-法向应力满足指数关系。
　　3.总结了粗糙度对粘性土与混凝土结构接触面力学特性的影响规律。研究结果表明，随着粗糙度增大，接触面剪应力-切向位移关系曲线由峰值型变为折线型，进而变为双曲线型。指出粘性土与混凝土结构接触面的粗糙度y的最大值是粘性土的影响深度dmax，并且对于接触面粘聚力，存在一个临界粗糙度yncr，当0≤y＜yncr时，接触面粘聚力随粗糙度的增大而增大，近似呈指数关系。当yncr≤y＜dmax时，接触面粘聚力在土体粘聚力附近波动。接触面摩擦角随粗糙度变化是波动的。
　　4.粗糙度对粘性土与混凝土结构接触面的力学特性产生影响，主要是由于混凝土表面粘性土的错动和断裂产生的抗力。随着法向应力的增大，粗糙度的影响程度降低。在实际工程中，法向应力一般在600kPa以下，粗糙度的影响是不能忽略的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 土与结构物接触面研究现状

1．2．1 粗粒土与结构物接触面

1．2．2 砂土与结构物接触面

1．2．3 粘性土与结构物接触面

1．3 常用接触面试验仪器

1．4 接触面粗糙度研究现状

1．5 本课题研究内容

2 试验仪器、材料及方案

2．1 试验仪器

2．2 试验材料

2．2．1 红粘土

2．2．2 混凝土试块

2．3 试验方案

3 混凝土表面粗糙度评定方法

3．1 混凝土表面粗糙度常用评定方法

3．2 粗糙度常用评定方法的比较

3．3 对灌砂法的修正

3．3．1 灌砂法的不足

3．3．2 修正参数

3．3．3 本文提出的一种修正参数计算方法

3．4 本章小结

4 粘性土-混凝土结构光滑接触面的力学特性

4．1 剪应力-切向位移关系曲线

4．2 接触面剪切破坏强度

4．3 剪切破坏面位置

4．4 接触面剪胀(缩)性

4．5 对剪应力-切向位移关系曲线的模型拟合

4．5．1 常用拟合模型

4．5．2 指数-双曲线组合模型

4．5．3 指数-双曲线模型拟合结果

4．6 本章小结

5 粗糙度对接触面力学特性的影响

5．1 粗糙度对剪应方-切向位移关系曲线的影响

5．2 粗糙度对接触面粘聚力和摩擦角的影响

5．2．1 粗糙度对接触面粘聚力的影响

5．2．2 粗糙度对接触面摩擦角的影响

5．3 粗糙度对剪切破坏面位置的影响

5．4 粗糙度对剪胀(缩)性的影响

5．5 粗糙度的影响机理分析

5．5．1 光滑接触面的影响机理

5．5．2 粗糙接触面的影响机理

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的科研情况