本文關(guān)鍵詞：飽和土的有效應(yīng)力分析

  更多相關(guān)文章： 飽和多孔介質(zhì) 平衡分析 有效應(yīng)力 孔隙水壓力 固結(jié)理論 土壓力 浮力

【摘要】：飽和土的有效應(yīng)力原理是土力學(xué)的重要理論之一,在工程實踐關(guān)心的水土壓力、抗剪強(qiáng)度等問題上具有應(yīng)用價值。從微觀機(jī)理看來,經(jīng)典有效應(yīng)力公式對飽和黏土的適用性存在疑問,導(dǎo)致土壓力和浮力計算等工程問題產(chǎn)生爭論。然而有效應(yīng)力原理的根本目標(biāo)是正確描述飽和土的宏觀力學(xué)性質(zhì),即強(qiáng)度和變形行為�；谖⒂^理論的分析不能為水土壓力等宏觀問題提供直接證據(jù)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,針對飽和土的有效應(yīng)力原理開展了以下兩方面研究:基于平截面上的微觀受力分析重新推導(dǎo)了有效應(yīng)力方程,闡述方程參數(shù)的物理含義;根據(jù)實驗數(shù)據(jù)考察Terzaghi有效應(yīng)力公式是否正確描述了飽和土的宏觀力學(xué)性質(zhì),即應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和強(qiáng)度行為,并進(jìn)行定量誤差分析。此外本文還研究了有效應(yīng)力原理對實際工程問題的影響,如飽和土的土壓力和浮力計算。取得了如下研究成果:(1)平衡分析表明廣義有效應(yīng)力公式中的孔壓因子與孔隙率和孔壓傳遞系數(shù)這兩個參數(shù)有關(guān)�？讐簜鬟f系數(shù)是一個微觀參數(shù),表示孔隙水壓力轉(zhuǎn)化為固體顆粒應(yīng)力的比例,與顆粒間的接觸面積有關(guān)。有η效應(yīng)力公式的結(jié)構(gòu)表明η位于孔隙率和1的區(qū)間之內(nèi)。對于連續(xù)固體介質(zhì)或只有細(xì)微裂縫的兩相介質(zhì),孔隙率和孔壓傳遞系數(shù)趨近于零,廣義有效應(yīng)力退化為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的應(yīng)力(即總應(yīng)力)。(2)理論分析表明非黏性顆粒的孔壓傳遞系數(shù)隨著有效應(yīng)力的增加線性減小,其減小的斜率與固體材料的模量、泊松比有關(guān)。從實測看來,非黏性顆粒的真實接觸面積非常微小。即便對很軟的顆粒材料,孔壓傳遞系數(shù)的下降也極其緩慢。因而非黏性顆粒的η值在工程中能遇到的全部荷載范圍內(nèi)都是非常接近于1的。(3)基于不同排水條件下的抗剪強(qiáng)度實驗數(shù)據(jù),計算了控制飽和黏土強(qiáng)度行為的η值。針對五種黏土的計算結(jié)果表明,飽和黏土的η值顯著小于非黏性顆粒的η值。在有效應(yīng)力很低時,飽和黏土的η值非常接近于1。但是對于高塑性黏土,η值隨有效應(yīng)力的增加顯著下降。對于其中的兩種黏土,η值與有效應(yīng)力的關(guān)系得到了不同孔壓條件下抗剪強(qiáng)度實驗的重復(fù)驗證。(4)根據(jù)蕭山黏土及四種日本黏土的固結(jié)\滲透實驗數(shù)據(jù),由一維固結(jié)理論求出了控制飽和黏土變形行為的η值。計算結(jié)果表明該η值隨著固結(jié)壓力的增加趨于減小,且位于孔隙率～1的區(qū)間之內(nèi),與理論推導(dǎo)η及Schiffman猜想一致。與抗剪強(qiáng)度實驗得到的值對比表明,控制飽和黏土變形和強(qiáng)度特性的孔壓因子取值范圍是一致的。變形和強(qiáng)度行為這兩方面的實驗證據(jù)都支持對飽和黏土的有效應(yīng)力公式進(jìn)行修正。(5)根據(jù)兩種飽和黏土的實測孔壓因子曲線,計算了長期穩(wěn)定狀態(tài)下的水土壓力分布。這兩種黏土的孔壓因子曲線可用負(fù)指數(shù)函數(shù)擬合,并用迭代法求得各深度處的主動、被動土壓力。與常規(guī)水土分算和水土合算的對比表明,考慮實際孔壓因子的飽和土壓力與水土分算結(jié)果比較接近。對于高塑性黏土,水土分算偏于保守:得到的主動土壓力偏高,被動土壓力偏低。水土合算則偏于危險:得到的主動土壓力偏低,被動土壓力偏高。(6)通過模型實驗和理論分析,研究了上浮極限狀態(tài)下飽和土基礎(chǔ)的浮力折減系數(shù)(即有效應(yīng)力為零時的孔壓因子)。實驗研究表明飽和砂土中的浮力與純水中的浮力相同,浮力折減系數(shù)等于1。飽和高嶺土和飽和蒙脫石中的浮力折減系數(shù)實測值分別為0.973土0.024和0.959±0.016,故飽和黏土中的浮力也與純水中的浮力差別很小(0.05)�；陲柡屯劣行�(yīng)力原理的分析表明,上浮極限狀態(tài)下的浮力折減系數(shù)與固結(jié)前的Skempton B值互為倒數(shù)。由于大量實測中并未發(fā)現(xiàn)飽和黏土的B值顯著超過1,上浮極限狀態(tài)下的浮力也就不可能有顯著折減。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU43

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張豫川;劉旭;;飽和土體串聯(lián)與并聯(lián)彈性力學(xué)模型[J];長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年04期

2 徐平;夏唐代;;準(zhǔn)飽和土體中圓形襯砌對彈性波的散射[J];力學(xué)季刊;2007年02期

3 曹文貴;張升;趙明華;;飽和土變形過程模擬的統(tǒng)計損傷方法研究[J];巖土力學(xué);2008年01期

4 陳龍珠,吳世明,曾國熙;彈性波在飽和土層中的傳播[J];力學(xué)學(xué)報;1987年03期

5 王家鼎,王靖泰,黃海國;飽和土蠕(滑)動液化的研究[J];現(xiàn)代地質(zhì);1993年01期

6 徐平;夏唐代;周新民;;飽和土體中圓柱體對彈性波的散射[J];科技通報;2006年06期

7 夏唐代;周新民;;氣飽和土中彈性波的傳播特性[J];江南大學(xué)學(xué)報;2006年06期

8 李凌;王東東;;飽和土體中穩(wěn)態(tài)滲流的高效無網(wǎng)格分析[J];華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年01期

9 徐平;夏唐代;;飽和度對準(zhǔn)飽和土體中瑞利波傳播特性的影響[J];振動與沖擊;2008年04期

10 張智卿;王奎華;耿翠珍;李強(qiáng);;考慮成樁效應(yīng)時徑向非均勻飽和土體的動力扭轉(zhuǎn)阻抗研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2010年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魯曉兵;張旭輝;;水平動載下飽和土體響應(yīng)的理論解[A];第九屆全國工程地質(zhì)大會論文集[C];2012年

2 周正明;;飽和土體大變形固結(jié)有限元分析[A];巖土力學(xué)數(shù)值方法的工程應(yīng)用——第二屆全國巖石力學(xué)數(shù)值計算與模型實驗學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1990年

3 王建華;陸建飛;王衛(wèi)東;徐斌;;移動荷載作用下飽和土中單樁的動力響應(yīng)[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會論文集[C];2007年

4 黃雨;張鋒;葉為民;;飽和土坡降雨變形的數(shù)值模擬[A];第一屆中國水利水電巖土力學(xué)與工程學(xué)術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2006年

5 劉林超;楊驍;;飽和土中樁樁豎向動力相互作用及群樁豎向振動[A];現(xiàn)代水利水電工程抗震防災(zāi)研究與進(jìn)展[C];2009年

6 高樹生;熊偉;;有效應(yīng)力對低滲低孔介質(zhì)孔滲參數(shù)的影響[A];第七屆全國巖石動力學(xué)學(xué)術(shù)會議文集[C];2000年

7 段康廉;趙陽升;張文;胡耀青;;孔隙水壓作用下煤體有效應(yīng)力規(guī)律的研究[A];水電與礦業(yè)工程中的巖石力學(xué)問題——中國北方巖石力學(xué)與工程應(yīng)用學(xué)術(shù)會議文集[C];1991年

8 李辛子;左勝杰;任飛;;黔中隆起煤巖滲透率與有效應(yīng)力關(guān)系實驗研究[A];2013年煤層氣學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2013年

9 張建民;謝定義;;孔壓模式選擇對砂土抗震邊值計算問題的影響[A];巖土力學(xué)數(shù)值方法的工程應(yīng)用——第二屆全國巖石力學(xué)數(shù)值計算與模型實驗學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1990年

10 濮家騮;李廣信;李錦坤;;土的彈塑性孔壓性狀及應(yīng)力勞臺角對其影響的研究[A];海峽兩岸土力學(xué)及基礎(chǔ)工程地工技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1994年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 榮雪寧;飽和土的有效應(yīng)力分析[D];浙江大學(xué);2017年

2 劉林超;基于多孔介質(zhì)理論的飽和土中單（群）樁縱橫向振動研究[D];上海大學(xué);2010年

3 袁宗浩;飽和土地區(qū)地鐵列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動影響研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 丁光亞;飽和土中非連續(xù)屏障對彈性波的隔離[D];浙江大學(xué);2008年

5 周新民;準(zhǔn)飽和土波動特性及動力響應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2006年

6 劉俊俏;梯度飽和土的固結(jié)及波散射問題[D];寧夏大學(xué);2014年

7 李強(qiáng);考慮三維波動的飽和土中樁縱向耦合振動理論[D];浙江大學(xué);2004年

8 吳瑞潛;飽和土一維熱固結(jié)解析理論研究[D];浙江大學(xué);2008年

9 曾晨;地鐵荷載作用下飽和土體襯砌隧道與軌道系統(tǒng)的動力響應(yīng)[D];浙江大學(xué);2014年

10 余俊;飽和土地基—樁基—上部結(jié)構(gòu)動力相互作用理論分析與試驗研究[D];湖南大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王園園;飽和土隧道的頻域響應(yīng)分析[D];上海師范大學(xué);2015年

2 張燕;農(nóng)業(yè)季節(jié)性飽和土場地的環(huán)境振動研究[D];黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué);2016年

3 沈榮鋒;層狀飽和土固結(jié)問題的反射—透射矩陣方法及其應(yīng)用[D];江蘇大學(xué);2016年

4 龔志超;飽和土中大直徑樁縱向振動研究[D];蘇州科技大學(xué);2017年

5 譚照芳;飽和土中任意排列的排|琳隙云矯鍼波的多重散射研究[D];安徽理工大學(xué);2017年

6 袁萬;基于2.5維有限元飽和土地基中隔振溝屏障性能研究[D];浙江大學(xué);2013年

7 張釗;飽和土中深埋圓柱形襯砌洞室對平面瞬態(tài)波的散射研究[D];北京交通大學(xué);2011年

8 劉圓圓;飽和土中樁基的水平動力特性研究[D];中南大學(xué);2013年

9 劉濤;飽和土隧道的動力響應(yīng)分析[D];上海師范大學(xué);2015年

10 聶衛(wèi)東;飽和土中樁基礎(chǔ)在彈性波作用下的動力響應(yīng)[D];江蘇大學(xué);2007年

，

本文編號：1297468