本文關(guān)鍵詞：軟土性狀的溫度效應(yīng)

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【摘要】：核廢料埋置、高壓電纜、能源樁(地?zé)豳Y源開發(fā))、高溫海底管道和供熱管道等能源相關(guān)的基礎(chǔ)工程建設(shè)日益增多,這些高溫埋置結(jié)構(gòu)周期性地改變了地基土體的溫度。溫度作為軟土性狀的重要影響因素,常常被巖土工程師們所忽略。在近五十年來,前人在軟土性狀溫度效應(yīng)的研究取得了豐碩的成果,但仍缺乏針對(duì)軟土不排水升溫或升溫-降溫循環(huán)后的強(qiáng)度和剛度方面的研究。本文通過理論方法、土單元實(shí)驗(yàn)以及管道模型實(shí)驗(yàn)對(duì)軟粘土性狀的溫度效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究,本文主要做了如下工作:1.提出了溫度相關(guān)參數(shù)θ與土體塑性指數(shù)Ip、液限wL之間的表達(dá)式;同時(shí)基于傾斜橢圓屈服面方程,引入溫度相關(guān)參數(shù)θ,建立了可以考慮溫度效應(yīng)和各向異性的本構(gòu)模型。與修正劍橋模型相比,本文模型只增加1個(gè)參數(shù),使用方便。2.對(duì)GDS動(dòng)三軸儀器進(jìn)行了改造,研制了能夠進(jìn)行精確溫控的三軸加載系統(tǒng)。通過新研制的溫控三軸對(duì)紫金港粘土和高嶺土進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)地研究了不同超固結(jié)比軟土在不同排水升溫條件、升溫-降溫循環(huán)等條件下的力學(xué)性狀。3.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)高嶺土(Ip=28)的土體臨界狀態(tài)應(yīng)力比M有較大影響,而對(duì)紫金港粘土(Ip=21)的影響較小。通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到了溫度與高嶺土臨界狀態(tài)應(yīng)力比M的關(guān)系式,并結(jié)合本文提出的本構(gòu)模型對(duì)高嶺土排水升溫和升溫-降溫循環(huán)條件下的不排水剪切進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果能夠較好的反應(yīng)土體強(qiáng)度的變化。4.理論推導(dǎo)了不排水升溫條件下正常固結(jié)土升溫產(chǎn)生的超孔壓與溫度的關(guān)系,基于高嶺土的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了可以考慮不同超固結(jié)比下土體不排水升溫產(chǎn)生的超孔壓與溫度的顯示表達(dá)式,并結(jié)合前文推導(dǎo)的本構(gòu)模型,對(duì)高嶺土不排水升溫后的不排水剪切過程進(jìn)行了模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比較好。5.開展了管道與土體軸向相互作用模型實(shí)驗(yàn),研究了管道的排水升溫、不排水升溫和升溫-降溫循環(huán)對(duì)管道軸向強(qiáng)度和剛度的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最不利的工況發(fā)生在管道快速升溫(對(duì)應(yīng)不排水升溫)過程中,此時(shí)管道周圍土體中孔壓值可達(dá)其初始豎向有效應(yīng)力的40%左右,進(jìn)而導(dǎo)致管道軸向峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度下降約20%,管道軸向運(yùn)動(dòng)對(duì)土體的主要影響范圍增大約40%。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU447
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本文編號(hào)：1289322