考虑时间效应的黄土变形特性及工程应用研究

摘要

随着我国西部大开发建设的加快，黄土变形的相关特性对工程具有重要意义。目前针对黄土变形的时间效应研究较少。基于此，本文以西安黄土为研究对象，着重研究分析了在偏应力作用下黄土变形的时间效应特性。
　　通过对重塑黄土进行三轴试验，研究了不同的围压、含水率、干密度对黄土变形随时间变化的相关特性。结果表明：在偏应力作用下，黄土的轴向应变-时间曲线表现为三个阶段：线性变形阶段，非稳定变形阶段和稳定变形阶段。在围压较低，偏应力较大的情况下，黄土变形达到稳定阶段所需的时间较长；在围压较低、偏应力较小的情况下，黄土变形达到稳定阶段所需的时间较短。而在高围压下，无论偏应力是大是小，黄土变形在很短的时间内就达到稳定。当含水率较高时，黄土在不同偏应力作用下，一定时间内的轴向应变量比含水率较低时轴向应变量大。不同干密度的黄土，在偏应力较低时，其轴向应变处于稳定变形阶段的时间较长，随着偏应力的增加，其轴向应变处于非稳定变形阶段的时间较长。分析黄土的应力应变时间效应关系曲线可以得出：黄土的应力应变时间效应曲线有明显的非线性特征，随着时间的增加，曲线族越来越靠近应变轴。不同围压、含水率、干密度下黄土的应力应变时间效应曲线，在不同的时间节点存在一定差异。
　　参考黄土蠕变特性的Singh-Mitchell模型和Mesri模型以及双曲线模型对试验数据进行拟合，结果表明该地区重塑黄土试样采用双曲线模型拟合时，能够较好的模拟黄土变形规律，且该模型具有参数易取，拟合程度较好等优点。
　　运用GeoStudio分析软件，采用试验拟合的双曲线模型建立土体变形模量随时间变化的函数表达式，分析基坑边坡黄土在不同偏应力作用下竖向应变大小随时间变化情况及应力应变的时间效应曲线特征，并将计算结果与试验数据进行对比。结果表明：在不同偏应力作用下，基坑边坡黄土竖向应变大小具有明显的时间效应，计算软件采用双曲线模型能够较好的拟合试验数据，验证了该模型的准确性与合理性。

目录

声明

1.绪论

1.1 选题依据

1.2 研究现状

1.3 论文的主要研究内容及技术路线

2.考虑时间效应的黄土变形试验研究及分析

2.1试验装备与土样制备

2.2 试验方案及试验步骤

2.3 三轴试验结果及分析

2.4 本章小结

3.黄土变形模型的对比及分析

3.1 Singh-Mitchell经验模型及参数确定方法

3.2 Mesri经验模型及参数确定方法

3.3双曲线模型及参数确定方法

3.4三种黄土应变-时间模型的对比及分析

3.5 本章小结

4.黄土基坑变形的数值模拟及分析

4.1 基坑边坡的有限元数值模拟

4.2 本章小结

5.结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献