發(fā)布時(shí)間：2017-08-22 12:33

  本文關(guān)鍵詞：主應(yīng)力方向變化下軟粘土各向異性和非共軸特性試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 飽和軟粘土 各向異性 非共軸特性 三軸試驗(yàn) 空心圓柱扭剪試驗(yàn) 孔壓 排水條件 K_0固結(jié)

【摘要】：在實(shí)際工程中(邊坡工程、交通工程和海洋工程等),地基土體單元在固結(jié)和受力過(guò)程中不僅主應(yīng)力大小會(huì)發(fā)生改變,主應(yīng)力方向也會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),主應(yīng)力方向發(fā)生變化就涉及到土體在不同方向上的力學(xué)特性。由于沉積條件、顆粒取向以及加載條件等差異,土體在不同的方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度等力學(xué)特征都會(huì)表現(xiàn)出一定的各向異性。在主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,土體的另一個(gè)重要特性就是塑性應(yīng)變?cè)隽糠较蚺c主應(yīng)力方向不共軸,即應(yīng)力應(yīng)變非共軸現(xiàn)象。在實(shí)際工程中,如果忽略土體非共軸特性的影響可能會(huì)低估土體的變形而使工程設(shè)計(jì)偏于不安全�？紤]主應(yīng)力方向變化的土體各向異性和非共軸特性研究,旨在更加全面地還原土體更真實(shí)的受力狀態(tài),了解和探究土體在實(shí)際工程受力條件下的服役性能。我國(guó)東部沿海地區(qū)是交通工程、海洋工程等大型工程的密集分布區(qū),這一區(qū)域廣泛分布著深厚的軟粘土層。而目前考慮主應(yīng)力軸方向變化的土體各向異性和非共軸特性的研究中,粘性土的研究還是偏少。除此之外,考慮排水條件對(duì)非共軸特性的影響和偏應(yīng)力大小與主應(yīng)力方向耦合變化的試驗(yàn)研究也偏少。所以需要開(kāi)展考慮主應(yīng)力軸方向變化(旋轉(zhuǎn))條件下軟粘土的各向異性和非共軸特性試驗(yàn)研究,這對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)條件下土體的變形、探究軟粘土地基災(zāi)變發(fā)展機(jī)理以及災(zāi)變控制等至關(guān)重要。本文以溫州軟粘土為研究對(duì)象,通過(guò)一系列的室內(nèi)單元體試驗(yàn)探究考慮主應(yīng)力方向變化(旋轉(zhuǎn))條件下軟粘土的各向異性和非共軸特性。本文的主要研究工作和研究成果如下：1.利用泥漿加壓固結(jié)法的原理,研發(fā)了一套新型的K0條件下制備大直徑軟粘土試樣的試驗(yàn)裝置和制樣方法。該制樣設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)在最高達(dá)到800kPa的高壓力條件下比較快速地制得均勻的大直徑軟粘土試樣,為土工試驗(yàn)提供試樣。在制樣完成之后,利用含水率試驗(yàn)、密度試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn)對(duì)該設(shè)備所制得的試樣進(jìn)行了均勻性檢驗(yàn)和可重復(fù)性檢驗(yàn),結(jié)果表明通過(guò)該制樣設(shè)備制得的軟粘土試樣具有良好的均勻性和可重復(fù)性。2.通過(guò)在與沉積方向呈不同夾角的方向上進(jìn)行取樣,對(duì)這些試樣進(jìn)行固結(jié)、滲透和三軸試驗(yàn),以探索軟粘土的壓縮、滲透、孔壓、強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等特性隨著取樣方向的變化關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：軟粘土壓縮特性的各向異性是不可忽視的,越接近沉積方向取樣,孔隙比變化越小,即壓縮性相對(duì)較差；相反,越遠(yuǎn)離沉積方向取樣,試樣的壓縮性越好。對(duì)于滲透系數(shù),越接近平行和垂直方向取樣的軟粘土滲透系數(shù)越大,越接近于45°方向上取樣的軟粘土滲透系數(shù)越小。軟粘土在沉積方向的強(qiáng)度最大；越偏離沉積方向,強(qiáng)度越��；垂直于沉積方向取樣的軟粘土試樣強(qiáng)度最小。不同取樣方向試樣偏應(yīng)力峰值的連線(xiàn)為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),其斜率為1.17,溫州軟粘土的有效內(nèi)摩擦角為29.3°。3.利用GDS空心圓柱系統(tǒng)在不排水和排水條件下,對(duì)軟粘土進(jìn)行不同大主應(yīng)力方向的剪切試驗(yàn),從孔壓發(fā)展、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和應(yīng)力應(yīng)變非共軸現(xiàn)象等角度研究軟粘土的各向異性,同時(shí)分析了中主應(yīng)力系數(shù)對(duì)于軟粘土的上述特性的影響和排水條件對(duì)于軟粘土非共軸特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：大主應(yīng)力方向角對(duì)于應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、有效應(yīng)力路徑和孔壓發(fā)展有著明顯的影響。軟粘土在主應(yīng)力方向固定的剪切過(guò)程中,當(dāng)大主應(yīng)力方向角在0。、45。和90。時(shí)(純壓、純扭和“純拉”狀態(tài)),基本不體現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變非共軸特性。當(dāng)大主應(yīng)力方向角小于45。,大主應(yīng)變?cè)隽糠较蚪谴笥诖笾鲬?yīng)力方向角；當(dāng)大主應(yīng)力方向角大于45。,大主應(yīng)變?cè)隽糠较蚪切∮诖笾鲬?yīng)力方向角,即大主應(yīng)變?cè)隽康姆较蚩傁?5。方向偏離。排水條件對(duì)于軟粘土非共軸特性有一定的影響,不排水條件下的非共軸現(xiàn)象相對(duì)于排水條件更加顯著。4.利用GDS空心圓柱系統(tǒng)在不排水條件下,對(duì)飽和軟粘土進(jìn)行了主應(yīng)力軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)和偏應(yīng)力大小與主應(yīng)力方向耦合變化的試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)定了不同的偏應(yīng)力值和不同的中主應(yīng)力系數(shù),在試驗(yàn)結(jié)果中分析了在主應(yīng)力軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)條件下偏應(yīng)力值、中主應(yīng)力系數(shù)和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)對(duì)于軟粘土孔壓發(fā)展、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和應(yīng)力應(yīng)變非共軸等特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：主應(yīng)力軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)引起土樣內(nèi)孔隙水壓力的增大,同時(shí)土體單元軸向應(yīng)變、徑向應(yīng)變、切向應(yīng)變和剪切應(yīng)變都呈現(xiàn)出一定的周期性。在主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,大主應(yīng)力方向角與大主應(yīng)變?cè)隽糠较蚪侵g存在著非常顯著的非共軸現(xiàn)象。在主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,大主應(yīng)變?cè)隽康姆较蚪侵潦贾两K都是大于大主應(yīng)力方向角的。
【關(guān)鍵詞】：飽和軟粘土 各向異性 非共軸特性 三軸試驗(yàn) 空心圓柱扭剪試驗(yàn) 孔壓 排水條件 K_0固結(jié)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU442
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 研究的背景及意義13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-25
• 1.2.1 土體各向異性研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 土體非共軸特性研究現(xiàn)狀20-25
• 1.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)25-26
• 1.4 本文主要工作26-27
• 第2章 試驗(yàn)儀器及土樣制備27-48
• 2.1 前言27
• 2.2 試驗(yàn)儀器27-34
• 2.2.1 固結(jié)儀27-28
• 2.2.2 滲透儀28-29
• 2.2.3 動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)29-32
• 2.2.4 動(dòng)態(tài)空心圓柱系統(tǒng)32-34
• 2.3 試驗(yàn)土樣34-44
• 2.3.1 制樣背景34-36
• 2.3.2 K_0條件下軟粘土制樣設(shè)備簡(jiǎn)介36-38
• 2.3.3 K_0條件下軟粘土制樣步驟簡(jiǎn)介38-42
• 2.3.4 試樣的均勻性和可重復(fù)性檢驗(yàn)42-43
• 2.3.5 試驗(yàn)所用土樣參數(shù)43-44
• 2.4 試樣的制作、飽和和固結(jié)44-47
• 2.4.1 試樣的制作44-46
• 2.4.2 試樣的飽和46
• 2.4.3 試樣的固結(jié)46-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第3章 軟粘土各向異性試驗(yàn)研究48-61
• 3.1 前言48
• 3.2 制樣方法48-49
• 3.3 試驗(yàn)方案49-50
• 3.4 試驗(yàn)過(guò)程50-51
• 3.4.1 固結(jié)試驗(yàn)50
• 3.4.2 滲透試驗(yàn)50-51
• 3.4.3 三軸試驗(yàn)51
• 3.5 試驗(yàn)結(jié)果及其分析51-59
• 3.5.1 固結(jié)試驗(yàn)51-54
• 3.5.2 滲透試驗(yàn)54-55
• 3.5.3 三軸試驗(yàn)55-59
• 3.6 本章小結(jié)59-61
• 第4章 軟粘土主應(yīng)力方向固定的剪切試驗(yàn)研究61-75
• 4.1 前言61
• 4.2 試驗(yàn)原理61-62
• 4.3 試驗(yàn)方案62-64
• 4.4 試驗(yàn)結(jié)果及其分析64-73
• 4.4.1 應(yīng)力路徑64-66
• 4.4.2 孔壓發(fā)展規(guī)律66-68
• 4.4.3 典型應(yīng)變發(fā)展規(guī)律68-70
• 4.4.4 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系70-71
• 4.4.5 應(yīng)力應(yīng)變非共軸71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第5章 軟粘土主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究75-93
• 5.1 前言75
• 5.2 試驗(yàn)原理75-76
• 5.3 試驗(yàn)方案76-78
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果及其分析78-91
• 5.4.1 應(yīng)力路徑78-79
• 5.4.2 孔壓發(fā)展規(guī)律79-80
• 5.4.3 典型應(yīng)變發(fā)展規(guī)律80-85
• 5.4.4 偏應(yīng)力幅值與中主應(yīng)力系數(shù)的影響85-87
• 5.4.5 應(yīng)力應(yīng)變非共軸87-91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第6章 結(jié)論與展望93-96
• 6.1 本文主要結(jié)論93-95
• 6.2 進(jìn)一步研究建議95-96
• 參考文獻(xiàn)96-102
• 作者簡(jiǎn)歷及論文發(fā)表102

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本文編號(hào)：719218