非饱和花岗岩残积土静动力变形特性试验研究

摘要

花岗岩残积土在我国南方地区广泛分布。随着我国经济的发展，高速公路、城市地铁、城际高铁等大型建设工程的兴建，由花岗岩残积土引起的工程问题日益突出，如在荷载作用下变形过大引起的沉陷、坍塌等病害等。着眼于工程建设的需要，对非饱和花岗岩残积土工程特性进行探究，具有重要的工程意义。　　本文以衡阳非饱和花岗岩残积土为研究对象，进行了土水特征曲线试验、控制吸力下三轴剪切试验和动变形试验。分析了吸力、净围压等对非饱和花岗岩残积土的变形特性的影响，并对其相应的本构关系及模型参数进行了探讨。　　（1）在相同净围压条件下，非饱和花岗岩残积土的强度随着吸力的增大而增大；在相同吸力的情况下，非饱和花岗岩残积土的强度随着净围压增大而增大。当净围压较小时，吸力对强度的影响相对较大，随着净围压的增大吸力对强度的影响明显减弱。　　（2）采用Duncan-Chang模型得到了非饱和土非线性本构方程的模型参数。起始切线变形模量随着吸力的增大而增大，随着净围压的增大呈二次曲线变化。模型参数K，n均随着基质吸力的增大而增大，其变化规律与起始变形模量具有相似性。　　（3）非饱和花岗岩残积土的动应变随着动应力的增大而增大；吸力和净围压对花岗岩残积土的动本构关系有显著的影响，吸力一定的条件下，净围压越大，骨干曲线的位置越高；而当净围压一定时，饱和状态和非饱和状态下的骨干曲线具有明显的差异；总体而言，吸力对其动应力应变骨干曲线的影响较净围压小。　　（4）基于Hardin双曲线模型下骨干曲线的经验公式，建立了非饱和花岗岩残积土的本构模型。其动弹性模量随动应变的增大呈非线性衰减；当动应变较小时，动弹性模量变化速率较快，达到一定动应变后，其变化的趋势逐渐减小。相同净围压条件下，吸力越大，其动弹性模量越大；相同吸力条件下，净围压越大，动弹性模量也就越大；最后，得到了最大动弹性模量的关系曲线和阻尼比的变化规律。

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第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2 非饱和花岗岩残积土静动力变形特性研究现状

1.3研究意义和内容

第二章非饱和花岗岩残积土土水特征曲线试验

2.1引言

2.2非饱和土的土水特征曲线基本理论

2.3土水特征曲线试验

2.4土水特征曲线试验结果与分析

2.5本章小结

第三章非饱和花岗岩残积土强度和变形特性试验研究

3.1引言

3.2非饱和花岗岩残积土三轴试验

3.3非饱和花岗岩残积土强度特性分析

3.4非饱和花岗岩残积土变形特性分析

3.5非饱和花岗岩残积土非线性弹性模型分析

3.6本章小结

第四章非饱和花岗岩残积土动力变形试验研究

4.1引言

4.2非饱和花岗岩残积土动三轴试验

4.3非饱和花岗岩残积土本构关系分析

4.4动弹性模量

4.5动阻尼特性

4.6本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要成果

致谢