主应力轴旋转情况下原状软粘土应力应变试验研究

摘要

随着我国经济建设的发展，交通、海洋工程等项目不管在数量上还是规模上都在不断增大，因此研究交通、波浪和地震荷载对土体的影响变得尤其重要，主应力轴方向的旋转变化是车辆、波浪等荷载作用下地基土所受应力路径的主要特征，这种复杂的应力路径与主应力轴定向剪切的应力路径相比而言，对土体性状的影响存在显著差异，但以往开展考虑主应力轴方向变化的试验研究成果较少，尤其针对原状软粘土的试验资料更急待丰富与完善。有鉴于此，本文对杭州地区典型原状软粘土开展了考虑主应力轴方向变化的应力应变关系试验研究。 本文工作和主要研究成果如下： 1.对试样进行了主应力轴方向不变的不排水静态应力路径试验。试验结果表明：（1）4个应变分量中径向应变受到中主应力参数的影响较大，而中主应力参数和主应力轴方向都对扭剪应变有较大影响。相比较而言，轴向应变和切向应变在数值上变化幅度不大，受到中主应力参数和主应力轴方向的影响较小。（2）就整体而言，b=0（b为中主应力参数）系列试验的八面体应变要大于b=0.5的系列，其破坏临界值基本在8%～15%之间，而b=0.5系列基本在3%～7%之间。（3）试验中可以较明显的看到应力应变增量的不共轴现象，随着角度的增大，不共轴现象越明显，甚至在试样临界破坏时应变增量方向仍然大于应力增量方向一定角度。 2.对试样进行了包含主应力轴旋转的不排水静态应力路径试验。试验得到以下结论：（1）主应力旋转的应力路径从整体上并没有对轴向应变、切向应变、径向应变、扭剪应变的破坏临界值产生显著影响。（2）主应力轴旋转后，八面体应变曲线仍然与定向剪切试验曲线保持一致。主应力轴方向旋转的应力路径同样未对八面体应变产生明显影响。同时也验证了沈扬博士以及Symes等的结论。（3）主应力轴旋转的旋转方向对于应变变化具有显著影响，当应变往增加方向变化时，其值与定向剪切试验所得值较为接近；而往减小方向变化时，其值则要明显大于定向剪切试验所得值。（4）主应力轴旋转时主应力增量方向和主应变增量方向都会产生突变，应力应变增量方向始终存在一定差异，且主应力增量方向受到影响较主应变增量方向要显著。

目录

文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究方法

1.2.1动荷载主要应力路径特征

1.2.2空心圆柱仪的发展和现状

1.2.3本文试验使用仪器

1.3研究现状

1.3.1试验研究进展

1.3.2理论研究现状

1.4本文研究内容

第二章 试验仪器、试样制备方法和试验方案

2.1试验仪器介绍

2.1.1浙江大学5Hz空心圆柱仪(ZJU-HCA)介绍

2.1.2制样器介绍

2.1.3试验参数公式

2.2试样性状及其制备、安装介绍

2.2.1取土场地以及土体性状

2.2.2试样规格以及制备安装

2.2.3试样的饱和、固结

2.3试验方案

2.3.1主应力轴方向固定不变的定向剪切试验

2.3.2主应力轴发生旋转的剪切试验

2.4本章小结

第三章 主应力轴定向剪切试验应力应变特征分析

3.1主应力轴定向剪切试验介绍

3.1.1轴向应变εz

3.1.2径向应变εr

3.1.3切向应变εθ

3.1.4扭剪应变γzθ

3.2八面体应变特征分析

3.3主应变增量的矢量特征分析

3.4本章小结

第四章 主应力轴旋转剪切试验应力应变特征分析

4.1主应力轴旋转剪切试验简介

4.2应变分量特征分析

4.3八面体应变特征分析

4.4主应变增量的矢量特征分析

4.5本章小结

第五章 结语与展望

5.1主要结论

5.2进一步工作建议与展望

参考文献