复杂应力作用下混合砂浆防渗料的破坏特性试验研究

摘要

混合砂浆是由水泥、砂、土料、粉煤灰、水等配制而成的一种新型砂浆材料，其弹性模量低，柔塑性较好，且具有较好的抗渗性，同时也具有一定强度，可作为受静水压力较大的薄型防渗墙体材料。近年来混合砂浆材料作为一种新型的防渗材料在堤防振动沉模防渗墙施工中得到大量应用。 在堤防填筑、蓄水的过程中，防渗墙的受力情况非常复杂，往往处于复杂应力状态，这给相应研究带来了一定困难。因此目前关于防渗墙自身的受力情况、力学特性以及安全性指标等方面的研究还不太成熟。本文运用ABAQUS有限元软件对堤防混合砂浆防渗墙进行数值模拟分析，得到了上下游墙体单元的应力状态。并分别对混合砂浆防渗料试件进行无侧限抗压、劈裂抗拉、双轴拉压、双轴拉剪等力学试验，通过实验数据分析探讨了试件龄期与单轴抗压强度、抗拉强度，抗压试验加载速率与试件的峰值应变，拉压试验压应力大小与极限拉应力、极限拉应力降低率，压应力大小与试件极限拉应变、极限拉应变提高率，拉剪试验剪应力大小与极限拉应力、极限拉应力降低率，剪应力大小与试件极限拉应变、极限拉应变提高率等之间的变化关系，从某些方面揭示了混合砂浆防渗料在复杂应力作用下的破坏特性。并且通过研究和推导，初步建立了基于双剪统一强度理论的混合砂浆防渗料的破坏准则。

目录

摘要

1 绪论

1．1 防渗墙技术及防渗料的发展

1．1．1 防渗墙技术的发展及主要的防渗墙类型

1．1．2 防渗墙体材料的分类与发展

1．2 复杂应力状态下材料特性的研究现状

1．3 混合砂浆防渗料的研究现状

1．3．1 材料组成及特点

1．3．2 配比试验研究

1．3．3 分层性状的研究

1．3．4 振动效应的试验研究

1．4 本课题的研究内容及意义

1．4．1 本课题的研究方法和技术路线

1．4．2 本课题的主要研究内容

1．4．3 本课题的主要研究意义

2 堤防混合砂浆防渗墙应力状态数值分析

2．1 堤防土体的本构模型

2．1．1 土的本构模型的建立方法

2．1．2 近年来有限元分析中几种常用的土体本构模型

2．1．3 堤防土体的本构模型选取

2．2 混合砂浆防渗墙的本构模型

2．3 材料接触面特性

2．4 基于ABAQUS的有限元分析原理及方法

2．4．1 ABAQUS有限元软件的介绍

2．4．2 ABAQUS中Duncan-Chang E-B模型的二次开发

2．5 堤防混合砂浆防渗墙的ABAQUS有限元计算与分析

2．5．1 工程概况及材料参数

2．5．2 有限元计算与结果分析

2．6 本章小结

3 混合砂浆防渗料的力学性能试验研究

3．1 试验目的及内容

3．2 混合砂浆防渗料试样的制备

3．2．1 原材料的选取

3．2．2 配比设计

3．2．3 试块制备及养护

3．3 混合砂浆防渗料无侧限单轴抗压试验

3．3．1 试验方案及步骤

3．3．2 试验结果及数据分析

3．4 混合砂浆防渗料劈裂抗拉试验

3．4．1 试验方案及步骤

3．4．2 试验结果及数据分析

3．5 混合砂浆防渗料双轴拉压试验

3．5．1 试验方案及步骤

3．5．2 试验结果及数据分析

3．6 混合砂浆防渗料双轴拉剪试验

3．6．1 试验方案及步骤

3．6．2 试验结果及数据分析

3．7 本章小结

4 混合砂浆防渗料及防渗墙体的破坏准则研究

4．1 研究防渗墙破坏准则的意义

4．2 现有的经典强度理论及其适用性

4．2．1 最大正应力强度理论

4．2．2 最大拉应变强度理论

4．2．3 单剪强度理论

4．2．4 八面体剪应力强度理论

4．2．5 双剪强度理论及双剪统一强度理论

4．3 基于双剪统一强度理论的混合砂浆防渗料破坏准则的建立

4．4 本章小结

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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