土是巖石在大自然中,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)化、侵蝕、沉積等地質(zhì)作用下形成的,其粒徑分布從幾微米至數(shù)十厘米的范圍約6個(gè)尺度量,使土體具有不同尺度層次的顆粒和結(jié)構(gòu)。土體力學(xué)行為涉及多個(gè)尺度層次顆粒和結(jié)構(gòu)的相互作用,對(duì)跨尺度層次顆粒群集成的土體宏觀力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重大影響。土顆粒界面的力學(xué)性質(zhì)與內(nèi)部性質(zhì)完全不同,在外力作用下界面容易產(chǎn)生滑動(dòng)與分離,引發(fā)土體內(nèi)部出現(xiàn)不均勻的微細(xì)觀間斷變形,最終在宏觀層面上表現(xiàn)出非連續(xù)性非均勻性。傳統(tǒng)土力學(xué)是建立在土體是連續(xù)性均勻性的基礎(chǔ)上,這不符合實(shí)際情況。如果能從根源的尺度出發(fā),建立多尺度多層次耦合力學(xué)特征的模型去模擬土體非連續(xù)性的顆粒尺度效應(yīng),將能更接近的描述土體的受力狀態(tài)。本文基于微細(xì)觀機(jī)制的應(yīng)變梯度理論,以粒徑小于0.075mm的粘土顆粒、粒徑大于0.075mm石英砂和孔隙水組合而成的胞元土體為載體,進(jìn)行一系列滲透試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn),探討土體介質(zhì)基于有效應(yīng)力的強(qiáng)度與變形的顆粒尺度效應(yīng)規(guī)律,并與基于總應(yīng)力下的顆粒尺度效應(yīng)規(guī)律進(jìn)行對(duì)比分析,最后將試驗(yàn)結(jié)果與土體胞元模型預(yù)測(cè)值對(duì)比,分析模型的適用性。本文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)制備一系列不同加強(qiáng)顆粒體分...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1土體胞元模型

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文李哲[1]（2010）、馬文旭[33]（2011）、何智威[34]（2012）將粒徑小于0.075mm的當(dāng)作基體材料，粒徑小于0.075mm的土體顆粒當(dāng)作加強(qiáng)顆粒材料。基體顆粒材聚效應(yīng)為主的粘土顆粒，加強(qiáng)顆粒材料選用摩擦效應(yīng)為主的石英砂，基體顆粒強(qiáng)....

圖1-2土體多尺度框架體系示意圖

圖1-1土體胞元模型基體顆粒以粘聚效應(yīng)為主，反映土體顆粒結(jié)構(gòu)特征；細(xì)體-加強(qiáng)顆粒間的相互作用力，是具有土體內(nèi)部微細(xì)觀由細(xì)觀土體胞元構(gòu)成，展現(xiàn)了一系列應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系等作為載體，實(shí)現(xiàn)了微觀層次物理特性與宏觀力學(xué)特征的合。多尺度框架體系如圖1-2所示

圖1-3土體協(xié)調(diào)微裂紋

（a）土體壓縮協(xié)調(diào)微裂紋（b）土體剪切協(xié)調(diào)微裂紋圖1-3土體協(xié)調(diào)微裂紋胞元土體是由兩相顆粒材料構(gòu)成，以粘聚效應(yīng)為主的基體顆粒材料在微觀尺度上的變形連續(xù)，在外荷載作用下，可視為基體發(fā)生連續(xù)性變形；而加強(qiáng)顆粒的變形模量遠(yuǎn)大于基體顆粒，不發(fā)生變形但可以發(fā)生平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著剪切應(yīng)變....

圖2-1粘土處理過(guò)程

（c）碾壓磨碎（d）收集圖2-1粘土處理過(guò)程采用液、塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)定粘土顆粒的液塑限，采用比重瓶法測(cè)定粘土顆粒的重，如圖2-2（a）所示；粘土顆粒的基本物理參數(shù)見(jiàn)表2-1。（a）測(cè)液塑限（b）測(cè)比重圖2-2測(cè)定土體顆粒的比重

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