上海软土力学特性及弹塑性模拟

摘要

近年米，随着城市建设的发展，上海地区出现了大量的深基坑。深基坑的开挖使土体的结构和应力历史发生了变化，而结构和应力历史的变化对土体的力学特性具有重要影响。如，超固结黏土和正常固结黏土表现出不同的应力应变特性。为了研究土结构和应力历史对上海软土力学特性的影响，本文对上海软土原状土样和重塑土样进行了压缩、剪切试验，得到了相应的力学特性，并在深入研究其力学特性的基础上采用了相应的本构模型进行了弹塑性模拟，具体工作如下： 1．三种不同试验仪器对上海软土重塑土样的测K0和不测K0单向压缩-回弹试验、等向压缩-回弹试验、三轴排水剪切试验、长期荷载作用下的单向压缩试验，得到上海软土的各种参数：压缩指数Cc、回弹指数Cs、临界状态应力比M、次固结系数Cα。并比较了不同试验方法得到的压缩指数Cc、回弹指数Cs的关系。 2．原状土样压缩、剪切试验。对上海软土原状土样进行了等向压缩和常规三轴排水剪切试验，得到上海软土的压缩曲线和应力比-应变曲线。研究了原状上海软土的强度、变形特性，得到了相应的原状土本构模型参数。即，压缩指数Cc，膨胀指数Cs，临界状态应力比M。 3．原状土样和重塑土样力学特性的比较。对上海软土原状土样和重塑土样的压缩曲线、应力比-应变曲线分别进行了比较。分析了上海软土原状土样和重塑土样在强度、变形特性方面的异同点。同时，还分析了试验结果不同于众多学者的试验结果的原因。 4．重塑土样超固结状态下剪切试验。对处于超固结状态下的重塑土样分别进行了平均有效应力p不变和围压不变的排水剪切试验，分别研究了超固结比OCR和剪切围压对土的力学特性的影响。得到了超固结状态下重塑土海软土的强度和变形特性。 5．软土力学特性的弹塑性模拟。利用试验得到的重塑和原状上海软土的模型参数，结合相应的本构模型，对原状土和重塑超固结上海软土变形、强度特性进行了弹塑性模拟。结果表明：试验得到应力比-应变曲线与本构模型计算得到的应力比-应变曲线基本吻合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2软土研究现状

1.2.1软土特性研究

1.2.2软土本构模型研究

1.3上海软土研究现状

1.3.1力学特性研究

1.3.2本构模型研究

1.4研究目的及内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第二章 重塑上海软土力学特性研究

2.1三轴试验简介

2.1.1试验仪器

2.1.2试样制备及安装

2.1.3试验原理

2.2试验概况

2.2.1试验土样

2.2.2试验方法

2.3试验结果

2.3.1等向压缩试验结果

2.3.2三轴压缩试验结果

2.3.3单向及K0压缩试验

2.3.4流变结果

2.4压缩结果比较

2.4.1压缩指数比较

2.4.2回弹指数比较

2.5结论

第三章原状上海软土力学特性研究

3.1土的结构性

3.1.1结构性土压缩特性

3.1.2结构性土应力-应变特性

3.1.3结构性土渗透特性

3.2试验概况

3.2.1试验土样

3.2.2试验方法

3.3试验结果

3.3.1等向压缩试验结果

3.3.2剪切试验结果

3.4原状土与重塑土的力学特性比较

3.4.1压缩特性比较

3.4.2剪切特性比较

3.4.3剪切特性原因分析

3.5原状土的简单弹塑性模拟

3.5.1模型介绍及模型参数

3.5.2弹塑性模拟

3.6结论

第四章重塑超固结上海软土力学特性研究

4.1土的超固结特性

4.1.1超固结土定义及产生原因

4.1.2超固结土力学特性

4.1.3结构性与超固结比较

4.2试验概况

4.2.1试验土样

4.2.2试验方法

4.3试验结果

4.3.1常规三轴压缩试验结果

4.3.2等p三轴压缩试验结果

4.3.3应力路径对土强度的影响

4.4结论

第五章超固结土力学特性弹塑性模拟

5.1模型简介

5.1.1超固结参数R

5.1.2潜在强度Mf

5.1.3统一硬化参数H

5.2模型参数及弹塑性公式

5.2.1模型参数

5.2.2弹塑性本构方程

5.3弹塑性模拟

5.3.1常规三轴压缩试验

5.3.2 p不变压缩试验

5.4小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致 谢