上海粘性土的宏观细观损伤扩展实验与理论研究

摘要

该文采用CT实时检测实验和宏观实验相结合的手段对土体损伤特性进行系统的实验研究.该文首先对土体的宏观试验特性作了详细地研究,并对上海典型土:第②层淤泥质粉质粘土、④层淤泥质粘土和⑤层灰色粘土和灰色粉质粘土进行一系列的三轴固结不排水剪切试验,分析土在受荷条件下的宏观应力应变特性.发现粘性土在三轴应力条件下的变形破坏分为两种类型,一为均匀性破坏,试样鼓胀,土样应力应变关系为硬化曲线;二为局部化变形破坏,土样出现剪切带,应力应变关系为软化曲线.在宏观试验的基础上,选择⑤层灰色粘土和灰色粉质粘土进行CT实时细观三轴试验,检测土样的动态特征.从细观尺度看,灰色粘土的破坏是均匀变形破坏的过程.而灰色粉质粘土细观变形基本上分为四个阶段,即微裂纹压密、微裂纹萌生轻微发展、局部变形快速发展和软化破坏四个阶段.研究土的损伤演化规律,给出损伤变量的确定方法.认为粘性土应力应变关系呈软化特征的,在受荷过程中损伤变量与主应变的关系呈指数函数关系;应力应变关系呈硬化特征的,损伤变量与主应变的关系呈线性关系.建立土体弹塑性损伤本构模型和损伤演化方程.推导出考虑土体损伤的单桩沉降的计算公式,对各参数对单桩沉降的影响进行规律性研究.分析表明,损伤能使单桩的沉降增大,单桩刚度越大,对沉降的影响越大.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1损伤力学在土力学中的应用

§1.2 CT技术在岩土工程中的应用

§1.3本文主要工作

第二章土体的宏观试验研究

§2.1土的平面应变试验研究

§2.2土的常规三轴条件试验研究

§2.3上海典型土的常规三轴试验研究

第三章上海粘性土的三轴应力条件下细观试验研究

§3.1 CT实时细观三轴试验仪器和方法

§3.2上海灰色粉质粘土的CT实时细观三轴试验

3.2.1 三轴应力状态下上海灰色粉质粘土ST-1试样的细观变形演化过程

3.2.2三轴应力状态下上海灰色粉质粘土ST-2试样的细观变形演化过程

3.2.3三轴应力状态下上海灰色粉质粘土ST-3试样的细观变形演化过程

3.2.4上海灰色粉质粘土三轴应力状态下CT数变化与固结压力的关系

3.2.5上海灰色粉质粘土在三轴应力下的细观变形全过程特征

3.2.6讨论与结论

§3.3上海灰色粘土的CT实时细观三轴试验

3.3.1三轴应力状态下上海灰色粉质粘土FT-1试样的细观变形演化过程

3.3.2三轴应力状态下上海灰色粉质粘土FT-2试样的细观变形演化过程

3.3.3三轴应力状态下上海灰色粉质粘土FT-3试样的细观变形演化过程

3.3.4灰色粘土在受荷过程中CT数变化与固结压力和偏应力的关系

3.3.5讨论和结论

第四章上海粘性土的损伤变量和损伤演化方程以及弹塑性损伤本构关系的建立

§4.1损伤变量的定义

§4.2损伤演化方程的建立

§4.3土的弹塑性损伤本构关系

§4.4小结

第五章考虑土体损伤的单桩沉降分析

§5.1考虑土体损伤的单桩沉降计算分析

§5.2单桩沉降的参数研究

§5.3小结

第六章弹塑性损伤模型在Biot固结有限元分析中应用

§6.1引言

§6.2 Biot固结弹塑性损伤有限元方程建立

§6.3 固结弹塑性损伤有限元程序框图

§6.4损伤模型与弹塑性模型固结有限元计算比较

§6.5小结

第七章结论和展望

§7.1主要结论

§7.2展望

参考文献

博士后期间主要工作

致 谢

作者简历