主应力方向诱导风积土各向异性强度准则及试验验证

摘要

为探究岩土材料的各向异性与应力方向性力学行为,以辽西风积土为研究对象,利用空心圆柱扭剪仪(GDS-SSHCA)开展主应力方向角分别为0°,15°,22.5°,30°,45°,60°,67.5°,75°和90°的定向剪切试验,研究不同大主应力方向作用时风积土剪应力–剪应变曲线变化规律和各向异性强度特征。试验结果表明:当α≤30°时,土体的剪切强度随着α的增大而增大;当α>30°时,土体的剪切强度随着α的增大而减小。不同大主应力方向定向剪切时风积土试样强度存在显著的各向异性。在试验结果的基础上,基于等效应力思路,采用组构–应力坐标变换,综合考虑应力、组构的大小及应力–组构的方向关系,建立风积土的等效修正各向异性Lade-Duncan准则(EL-D准则)并利用定向剪切试验结果验证所建立的各向异性准则的可靠性。结果表明,所建立的EL-D准则可以较好的描述应力诱导的风积土各向异性强度特征。研究成果可为岩土材料各向异性研究和风积土工程灾害防治提供科学支撑。