饱和砂土固结不排水真三轴试验研究

摘要

当前土力学的发展亟待需要解决复杂应力条件下的工程问题。如何真实模拟土的复杂应力状态并揭示其力学性质一直以来都是土力学研究的热点，土工试验是分析土体应力应变关系最基本的手段。随着测试技术的发展，真三轴试验仪器得到了越来越广泛的应用。
　　真三轴试验仪是分析三维复杂应力条件下土力学特性的重要仪器。对于砂土的试验研究，开展常规三轴试验研究的居多，而真三轴试验的结果较少。本文利用西安理工大学研制的新型真三轴仪，对西安市韩森寨地铁站下覆砂土进行了饱和中密砂不同围压、不同b值的固结不排水真三轴试验，论文的研究工作主要包括以下几个方面：
　　1）阐述了饱和砂土真三轴试验的国内外研究现状，土的应力应变关系、变形理论等；深入分析了饱和砂土的剪胀特性、固结排水及固结不排水条件下的力学特性；对比分析了饱和砂土本构关系的几种弹塑性模型的特点。
　　2）在西安理工大学真三轴仪的原有组成部分的基础上，加装了孔隙水压力传感器。通过重塑黄土的重复性验证试验、不同密实度饱和砂土的固结排水对比试验，对新型真三轴仪性能的稳定性、测试结果的合理性进行了论证，完成了新型真三轴仪的初步调试。在确保仪器性能达标的基础上，再次改进了砂土成样及干密度的控制方法，进行了饱和中密砂固结不排水真三轴试验。
　　3）试验结果整理得到了不同围压、不同中主应力系数条件下砂土的剪切应力应变关系、有效应力路径规律、剪胀变形规律、强度变化规律等。数据分析显示，中密砂土在固结不排水条件的应力应变曲线以硬化型为主，且曲线的稳定段有最终接近重合的趋势。孔压随剪切发展先增大后减小并稳定。初始剪切模量随围压增大而增大，随b值的变化不明显。有效应力路径上没有出现明显的反弯点。剪胀剪缩临界状态对应的应力比随着中主应力比的增大而逐渐减小，随着围压的增大逐渐增大；随b值的增大，内摩擦角φ先增大后减小然后再增大然后减小的过程，二次峰值较第一次峰值为大，π平面上的破坏曲线形态上大致位于M-C准则和L-D准则理论计算得到的破坏线之间，越趋向于压缩越接近SMP准则，越趋向于挤伸越接近L-D准则。

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1绪论

1.1引言

1.2真三轴试验仪器发展回顾

1.3国内外砂土真三轴试验研究现状综述

2砂土的应力应变关系研究综述

2.1土的应力应变关系研究方法

2.2土的变形理论概述

2.3土的剪胀特性

2.4 砂土的排水剪切应力应变特性

2.5砂土的不排水剪切应力应变特性

2.6砂土的应力应变关系研究进展综述

2.7 本章小结

3 新型真三轴仪调试及饱和砂土固结不排水真三轴试验

3.1 试验仪器的发展历程回顾

3.2 新型真三轴仪的调试过程中出现的问题及解决方法

3.3 试验附属零件的加工

3.4 试验步骤

3.5 试验方案

3.6 新型真三轴仪稳定性验证试验分析

3.7 本章小结

4饱和砂土真三轴固结不排水试验条件下强度变形规律分析

4.1饱和砂土真三轴固结不排水试验条件下应力应变关系曲线

4.2 饱和砂土真三轴固结不排水试验条件下的有效应力路径

4.3饱和砂土真三轴固结不排水试验条件下的剪胀特性分析

4.4真三轴条件下饱和砂土强度规律

4.5 本章小结及问题分析

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录