【摘要】：在本構(gòu)關(guān)系中如何確定有效應(yīng)力是非飽和土力學(xué)界的重要課題之一。將非飽和土簡化為氣、液、固三相及其交界面組成的集合體�；跓崃W(xué)原理,在Helmholtz自由能中考慮力-水耦合特性,將各相及其交界面的質(zhì)量、動量、能量、熵守恒方程及相應(yīng)的限制條件與自由能函數(shù)的物質(zhì)導(dǎo)數(shù)聯(lián)立代入熵不等式,根據(jù)該不等式適用所有熱力學(xué)狀態(tài)的條件推導(dǎo)出考慮氣-液交界面面積密度的有效應(yīng)力公式,并在利用該公式確定有效應(yīng)力參數(shù)時將氣-液交界面的面積密度表示為基質(zhì)吸力與飽和度的函數(shù)。最后,利用已有文獻中3種土的多階段減、增濕三軸剪切試驗結(jié)果,驗證了該有效應(yīng)力參數(shù)表達式相較于已有文獻表達式在描述干濕循環(huán)下有效應(yīng)力參數(shù)與基質(zhì)吸力關(guān)系時的優(yōu)勢。
[Abstract]:How to determine effective stress in constitutive relation is one of the important subjects in unsaturated soil mechanics. The unsaturated soil is simplified as a gas, liquid, solid three phase and its interface. Based on the thermodynamic principle, the coupling between force and water is considered in the Helmholtz free energy. The mass, momentum, energy, entropy conservation equation of each phase and its interface and the corresponding limiting conditions are substituted in the entropy inequality with the material derivative of the free energy function. According to the condition that the inequality is applicable to all thermodynamic states, an effective stress formula considering the area density of gas-liquid interface is derived. The area density of the gas-liquid interface is expressed as a function of the matrix suction and saturation when the effective stress parameters are determined by the formula. Finally, according to the results of triaxial shear tests of three kinds of soils in the literature, The advantages of the expression of effective stress parameters in describing the relationship between the effective stress parameters and the matrix suction under dry and wet cycles are verified.
【作者單位】： 西安理工大學(xué)巖土工程研究所;麻省大學(xué)阿姆斯特分校土木及環(huán)境工程系;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(No.41402258,No.41372304) 中國博士后科學(xué)基金(No.2015M572657XB) 西安理工大學(xué)教師博士科研啟動金(No.118211409);西安理工大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文研究基金(No.106211103)
【分類號】：TU43

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李祥春;郭勇義;吳世躍;聶百勝;;煤體有效應(yīng)力與膨脹應(yīng)力之間關(guān)系的分析[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2007年04期

2 朱青青;苗強強;;非飽和土基質(zhì)吸力對抗剪強度參數(shù)影響的探討[J];甘肅科學(xué)學(xué)報;2009年03期

3 陳茜;駱亞生;程大偉;;非飽和土有效應(yīng)力及其參數(shù)的確定[J];工程力學(xué);2013年06期

4 徐連民;常強;肖前軍;;土石壩非穩(wěn)定滲流場和應(yīng)力場耦合分析方法[J];大壩與安全;2013年06期

5 朱寶龍;馮君;巫錫勇;;合肥地區(qū)重塑非飽和黏性土強度特性試驗研究[J];地下空間與工程學(xué)報;2014年02期

6 趙明炬;;薄膜應(yīng)力造成基片彎曲變形的力學(xué)分析[J];兵器材料科學(xué)與工程;2014年03期

7 谷建偉;鐘子宜;張文靜;紀(jì)淑琴;;親水多孔介質(zhì)殘余油滴的微觀運移機理[J];東北石油大學(xué)學(xué)報;2015年01期

8 魏安安;陳廣林;范玲玲;;PFA粉末靜電噴涂的工藝參數(shù)優(yōu)化[J];腐蝕與防護;2015年04期

9 王世梅;劉德富;陳勇;談云志;;某滑坡滑帶非飽和土強度特性試驗研究[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年12期

10 左文貴;彭振斌;陳安;杜長學(xué);;湘江階地粉質(zhì)粘土邊坡失穩(wěn)分析與治理[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2006年03期

相關(guān)會議論文 前2條

1 陳正漢;;非飽和土的理論與實踐[A];“力學(xué)2000”學(xué)術(shù)大會論文集[C];2000年

2 陳正漢;;非飽和土的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)力狀態(tài)變量[A];中國土木工程學(xué)會第七屆土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];1994年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 秦立科;非飽和黃土動力本構(gòu)模型及其在地鐵車站地震反應(yīng)分析中的應(yīng)用[D];長安大學(xué);2010年

2 徐浩峰;含生物氣非飽和軟土的固結(jié)理論研究[D];浙江大學(xué);2011年

3 高凌霞;黃土濕陷性的微結(jié)構(gòu)效應(yīng)及其評價方法研究[D];大連理工大學(xué);2011年

4 邢義川;非飽和土的有效應(yīng)力與變形——強度特性規(guī)律的研究[D];西安理工大學(xué);2001年

5 王自明;油藏?zé)崃鞴恬詈夏Ｐ脱芯考皯?yīng)用初探[D];西南石油學(xué)院;2002年

6 武文華;非飽和土中熱—水力—力學(xué)—傳質(zhì)耦合過程模擬及土壤環(huán)境工程中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2002年

7 段光杰;地鐵隧道施工擾動對地表沉降和管線變形影響的理論和方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2003年

8 袁俊平;非飽和膨脹土的裂隙概化模型與邊坡穩(wěn)定研究[D];河海大學(xué);2003年

9 王瑞鋼;降雨滲流作用下高填土路堤的穩(wěn)定研究[D];天津大學(xué);2004年

10 龔文惠;公路膨脹土路基的沉降和邊坡穩(wěn)定性研究[D];華中科技大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫茉;基于土—水特征曲線的非飽和黃土強度研究[D];長安大學(xué);2011年

2 孫健;非飽和土土水特性曲線及導(dǎo)水系數(shù)測量方法研究[D];大連理工大學(xué);2001年

3 楊雪蓮;非飽和土的強度及變形特性研究[D];四川大學(xué);2001年

4 韋珊珊;土中應(yīng)力分布傳遞規(guī)律的試驗及測試技術(shù)研究[D];廣西大學(xué);2003年

5 劉洋;合肥膨脹土抗剪強度與含水量的關(guān)系研究及工程應(yīng)用[D];合肥工業(yè)大學(xué);2003年

6 李建春;煤礦采空區(qū)建筑火力發(fā)電廠貯灰場地巖土工程勘察評價[D];太原理工大學(xué);2003年

7 吳海;有效應(yīng)力規(guī)律的細(xì)觀機理的數(shù)值實驗研究[D];太原理工大學(xué);2003年

8 韓華強;非飽和膨脹土強度和變形特性的研究[D];南京水利科學(xué)研究院;2003年

9 袁斐;非飽和土的抗剪強度和體變研究[D];武漢大學(xué);2004年

10 曹軍義;土—水特征曲線的試驗研究及其在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用[D];河海大學(xué);2005年

【二級參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李希,郭尚平;滲流過程的混合物理論[J];中國科學(xué)(A輯 數(shù)學(xué) 物理學(xué) 天文學(xué) 技術(shù)科學(xué));1988年03期

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 查甫生;劉松玉;杜延軍;崔可銳;;非飽和黏性土的電阻率特性及其試驗研究[J];巖土力學(xué);2007年08期

2 曹雪山;殷宗澤;凌華;;非飽和土受壓變形的簡化計算研究[J];巖土工程學(xué)報;2008年01期

3 李雄威;馮欣;陳建斌;;大氣作用下非飽和土濕熱性狀的計算模型與分析[J];常州工學(xué)院學(xué)報;2008年05期

4 李順群;肖成志;呂毅蘭;魏超5;;粒間吸引力對非飽和土變形及強度的影響分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2008年06期

5 汪東林;欒茂田;楊慶;;非飽和土本構(gòu)模型在預(yù)測地表沉降中的應(yīng)用[J];巖土力學(xué);2008年12期

6 盧應(yīng)發(fā);吳延春;楊麗平;崔玉軍;;非飽和土熱力學(xué)參數(shù)確定的探討[J];巖土力學(xué);2008年07期

7 周雷;張洪武;;非飽和土化學(xué)-塑性耦合本構(gòu)行為的數(shù)值模擬[J];巖土力學(xué);2009年07期

8 曹雪山;殷宗澤;;非飽和土二維固結(jié)簡化計算的研究[J];巖土力學(xué);2009年09期

9 劉衛(wèi)國;;非飽和土工程性質(zhì)研究進展[J];水利科技與經(jīng)濟;2010年06期

10 陳勇;劉德富;王世梅;田東方;;三維非飽和土滑坡穩(wěn)定性影響因素研究[J];巖土工程學(xué)報;2010年08期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉澤佳;李錫夔;;非飽和土化學(xué)-水力-力學(xué)耦合行為數(shù)值模擬[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 卞祚庥;白云;葉為民;陳寶;朱合華;;非飽和土的土水特征曲線[A];2004年度上海市土力學(xué)與巖土工程學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

3 韋昌富;李幻;王吉利;;考慮彈塑性變形和毛細(xì)循環(huán)滯回的非飽和土本構(gòu)模型[A];第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集[C];2008年

4 孫德安;;非飽和土的水力和力學(xué)性狀耦合的彈塑性模擬[A];第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集[C];2008年

5 陳正漢;;非飽和土的理論與實踐[A];“力學(xué)2000”學(xué)術(shù)大會論文集[C];2000年

6 趙成剛;蔡國慶;;非飽和土廣義有效應(yīng)力原理[A];第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集[C];2008年

7 涂平暉;趙慧麗;張彌;;飽和度的變化對非飽和土抗剪強度參數(shù)影響的試驗研究[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅱ卷[C];2001年

8 趙敏;曹衛(wèi)平;徐雷;;非飽和土滲透性隨濕密狀態(tài)變化的規(guī)律與機理[A];巖石力學(xué)新進展與西部開發(fā)中的巖土工程問題——中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會第七次學(xué)術(shù)大會論文集[C];2002年

9 嚴(yán)耿升;張虎元;劉平;劉吉勝;李敏;;壁畫地仗非飽和滲透性研究[A];巖石力學(xué)與工程的創(chuàng)新和實踐：第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

10 陳正漢;;非飽和土的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)力狀態(tài)變量[A];中國土木工程學(xué)會第七屆土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];1994年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉艷;非飽和土的廣義有效應(yīng)力原理及其本構(gòu)模型研究[D];北京交通大學(xué);2010年

2 徐炎兵;非飽和土兩相流模型及其應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2008年

3 蔡國慶;基于多孔介質(zhì)理論的土體多場耦合模型及其在非飽和土本構(gòu)建模中的應(yīng)用[D];北京交通大學(xué);2012年

4 徐明江;非飽和土地基與基礎(chǔ)的動力響應(yīng)研究[D];華南理工大學(xué);2010年

5 李幻;考慮任意干濕循環(huán)變化歷史的非飽和土本構(gòu)理論[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2010年

6 蘇萬鑫;非飽和土一維固結(jié)理論的解析與數(shù)值研究[D];浙江大學(xué);2009年

7 陳輝;非飽和土水力特性測試?yán)碚撆c方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2010年

8 侯龍;非飽和土孔隙水作用機理及其在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2012年

9 張引科;非飽和土混合物理論及其應(yīng)用[D];西安建筑科技大學(xué);2001年

10 程鈺;非飽和土普適的強度與變形理論研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 秦小明;基于細(xì)觀破損原理的結(jié)構(gòu)性非飽和土本構(gòu)模型研究[D];北京交通大學(xué);2009年

2 劉斌;考慮非飽和土效應(yīng)的基坑與邊坡性狀研究[D];浙江大學(xué);2012年

3 胡記磊;非飽和土滲透數(shù)值計算及模擬公式研究[D];沈陽大學(xué);2012年

4 鄧猛;考慮氣相硬化影響的非飽和土本構(gòu)模型試驗研究[D];北京交通大學(xué);2012年

5 康凱;非飽和土水力耦合模型及其數(shù)值實現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2015年

6 孫龍;非飽和土統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型試驗研究及工程應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2014年

7 王娜;基于廣義有效應(yīng)力的非飽和土本構(gòu)模型研究[D];北京交通大學(xué);2010年

8 趙曉霞;新型非飽和土穩(wěn)態(tài)滲流試驗裝置的研制[D];大連理工大學(xué);2010年

9 張桂滿;土水特征曲線滯回循環(huán)對非飽和土強度影響模擬研究[D];北京交通大學(xué);2011年

10 楊雪蓮;非飽和土的強度及變形特性研究[D];四川大學(xué);2001年

，

本文編號：2176847