發(fā)布時(shí)間：2020-04-15 02:52

【摘要】：海洋工程的地基面臨著由于波浪荷載反復(fù)作用引起破壞的危險(xiǎn),有必要對(duì)波浪荷載下地基土體的力學(xué)特性進(jìn)行相關(guān)研究。本文對(duì)上海交通大學(xué)既有扭剪儀進(jìn)行改造,使其具備了包括軸力、扭矩和內(nèi)外圍壓的四向獨(dú)立自動(dòng)控制能力。然后對(duì)主軸固定單調(diào)剪切試驗(yàn)和應(yīng)力主軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)所需要的公式進(jìn)行了推導(dǎo)。接著通過(guò)開展應(yīng)力主軸固定單調(diào)剪切試驗(yàn)討論大主應(yīng)力角對(duì)土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、孔壓積累以及非共軸特性的影響。最后通過(guò)不排水條件和排水條件下應(yīng)力主軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究土體的非共軸特性,得到結(jié)論如下:(1)針對(duì)原有儀器僅有扭矩或軸力可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制的限制,通過(guò)自主研發(fā),構(gòu)建了SJTU-HCA的軟硬件框架,使之具備了軸力、扭矩和內(nèi)外圍壓四向獨(dú)立自動(dòng)控制能力。增加的氣壓自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用氣態(tài)控制,具有利于應(yīng)力控制模式等優(yōu)點(diǎn)。最后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了改造后的儀器具備復(fù)雜應(yīng)力路徑下的加載能力,所提出的軟硬件框架可為今后拓展儀器實(shí)現(xiàn)其他應(yīng)力路徑提供基礎(chǔ)。(2)通過(guò)開展應(yīng)力主軸固定單調(diào)剪切不排水試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)定軸剪切方向影響砂土的剪脹性,且影響孔壓積累的峰值和拐點(diǎn)。砂土在裝樣過(guò)程存在原生各向異性,這導(dǎo)致剪切過(guò)程中的定軸剪切方向影響砂土的強(qiáng)度,大主應(yīng)力角為60°時(shí)砂土強(qiáng)度小于大主應(yīng)力角為30°。在主軸固定單調(diào)剪切不排水試驗(yàn)中,土體存在應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)力主軸非共軸的現(xiàn)象,大主應(yīng)力角為30°時(shí),應(yīng)變?cè)隽糠较蚱虼笾鲬?yīng)力角為45°的方向,同時(shí)大主應(yīng)力角為60°時(shí),隨著偏應(yīng)力q的逐漸增大,非共軸性減弱,應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)力主軸方向趨于相同。(3)通過(guò)開展應(yīng)力主軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)不排水試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)偏應(yīng)力、相對(duì)密實(shí)度和旋轉(zhuǎn)起點(diǎn)影響砂土的力學(xué)特性。通過(guò)分象限對(duì)應(yīng)力主軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)不排水試驗(yàn)的孔壓積累情況進(jìn)行分析,對(duì)比應(yīng)力主軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)第一圈時(shí)的孔壓積累情況,發(fā)現(xiàn)在Ⅱ和Ⅲ象限孔壓積累多,而Ⅰ和Ⅳ象限孔壓積累相對(duì)較少,這同樣與試樣的原生各向異性有關(guān)。在應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)力主軸之間存在明顯的非共軸性,且在大主應(yīng)力角為45°～90°范圍內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽枯^大。(4)通過(guò)初步探索應(yīng)力主軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)排水試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)出“滯回圈”的形狀,之后隨著應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的增加,滯回圈的面積將縮小,應(yīng)變趨于穩(wěn)定。應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)力主軸之間存在明顯的非共軸性,隨著應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的增加,應(yīng)變?cè)隽恐饾u減小,應(yīng)變?cè)隽糠较蜈呌趹?yīng)力增量方向。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2628043