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《浙江大学》 2014年
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基于物理性质的土体强度和变形特性研究

王兴陈  
【摘要】:我国东南沿海和部分内陆沿江城市(如武汉、昆明等)广泛存在软弱黏土,而且工程量巨大。虽然现有土力学理论对工程实践有一定的指导作用,但事实表明效果有限。大部分关于土的强度和变形的理论是以连续介质为对象的研究成果,应用到像土这样的非连续、结构性强的介质中,没有达到真正解决实际工程问题的目的,如:现有的土体本构模型大多没有充分考虑土的物理特性,模型参数取值不确定性太大,造成应力、应变的计算结果波动过大,在工程应用中存在明显缺陷。为此,本文基于土非连续介质和结构性强的特点,采用现代测试新技术(弯曲元剪切波速测试),通过土体细观结构分析试验与宏观力学特性试验相结合来探索描述土体结构新方法,建立土的应力状态方程,提出土体新的强度准则,创立新的结构性土体压缩特性预测方法,建立土的物理力学本构模型。并通过数值分析研究,应用新的理论成果解决实际工程问题。本文对阐明非连续性土体的应力状态、强度和变形规律具有重要理论意义和工程应用价值。 主要研究内容和成果如下: 1、根据土体的非连续特性,引入孔隙率这一物性指标,建立土体的应力状态方程,通过对比分析指出现有强度理论(如莫尔-库伦理论)的不足。在对正常固结粘土强度特性简单的机理分析基础上,通过一系列常规三轴固结压缩试验,分析了不同初始孔隙比和塑性指数对其力学性质的影响。提出一个新的物性参数ω,该参数能够综合反映出正常固结饱和粘土的矿物含量及所处状态,建立了粘土抗剪强度指标与ω之间的关系,进而考虑对莫尔-库伦准则进行修正。 2、基于Liu和Carter的结构性破损压缩模型,提出了一个简化的物性变化参数:孔隙相对变化指数Ev,考虑初始孔隙变化对土体压缩性状的影响,通过对杭州原状软土进行不同初始振动的固结试验,分别建立了孔隙相对变化指数Ev与土体结构屈服应力σy及结构破损指数b的相关关系,据此提出了新的利用室内压缩试验结果预测原位压缩曲线的方法。 3、探讨了蛋形屈服函数参数的确定方法,建立了蛋形屈服函数参数a、b、d与土体初始塑性模量的关系,并将土体的基本物理性质指标剪切波速引入到蛋形参数中;结合已有的文献资料,根据蛋形屈服函数形状参数α与tanφ的变化规律,发现具有一致性,提出了α的取值方法。通过一系列室内试验定量地给出了蛋形屈服面参数与土体初始剪切波速和内摩擦角的相关关系。 4、在初始弹性模量计算公式中引入结构屈服应力po来代替大气压力p。,提出了考虑结构性影响的初始弹性模量计算公式,并建立了公式中试验常数和初始剪切波速的相关关系。在增量塑性理论框架下,以蛋形加载函数为加载面,以塑性功函数为硬化参数,运用相关联流动法则,建立了结构性土体的蛋形屈服面弹塑性模型。基于一系列应力路径压缩试验、常规三轴剪切试验数据,确定了该模型参数的取值。并进一步将剪切波速这个土体基本物理性质指标引入到模型参数中,通过相应的弯曲元剪切波速测试试验定量的给出了模型参数与土体初始剪切波速的相关关系。 5、介绍了弹塑性有限元数值分析的研究现状,采用修正牛顿-拉弗森常刚度迭代法结合隐式回归本构积分算法,并应用位移控制法理论建立了蛋形屈服面弹塑性模型的有限元程序。进行三轴试验条件下的应力-应变关系数值模拟,给出三轴试验中圆柱体试块的应力-应变变化规律,验证了本构关系的合理性;最后结合—挡土结构被动土压力的数值算例,验证了新建有限元程序分析结果的可行性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU43

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 雷华阳,肖树芳;软土结构性的试验研究及其对工程特性的影响[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年01期
2 王清,王凤艳,肖树芳;土微观结构特征的定量研究及其在工程中的应用[J];成都理工学院学报;2001年02期
3 夏怀孝;;软化材料的弹塑性有限元分析[J];四川兵工学报;2010年03期
4 胡世华,王侠民;上海地区粘性土有效内摩擦角与塑性指数关系[J];大坝观测与土工测试;1997年02期
5 吴义祥;工程粘性土微观结构的定量评价[J];中国地质科学院院报;1991年02期
6 肖树芳,雷华阳,房后国,王常明,王清,王旭东,齐放;近代海积软土结构性及弹-塑性模型研究[J];工程地质学报;2000年04期
7 刘松玉;方磊;;试论粘性土粒度分布的分形结构[J];工程勘察;1992年02期
8 饶为国,赵成刚,王哲,尤昌龙;一个可考虑结构性影响的土体本构模型[J];固体力学学报;2002年01期
9 刘元雪;王培勇;王良;;粘土的结构性与超固结[J];后勤工程学院学报;2005年04期
10 赵启林,王景全,孙宝俊;考虑材料应变软化的弹塑性有限元解法研究[J];计算力学学报;2003年05期
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1 李建红;基于细观破损机理的胶结结构性土本构模型研究[D];清华大学;2008年
【共引文献】
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1 李燕;王春雷;原东霞;张岳文;;邯郸击实膨胀土变形规律的试验分析[J];四川建筑科学研究;2007年04期
2 易珍莲;梁杏;李福民;袁琴;;淤泥固结过程中孔隙特征与压缩系数的关系[J];四川建筑科学研究;2007年04期
3 郭菊彬;宋吉荣;张昆;;盐渍土强度参数与含盐量、含水量关系初探[J];四川建筑科学研究;2007年05期
4 张平;房营光;何智威;袁建滨;闫小庆;;不同固结压力下重塑土微孔隙特征变化的试验与分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
5 杨冬林;;皖南红粘土的成因和对工程的影响研究[J];安徽地质;2004年04期
6 胡清华;崔可锐;;合肥新桥国际机场膨胀土石灰改良研究[J];安徽地质;2009年04期
7 叶昆荣;崔可锐;;安徽膨胀土的微观结构与其工程性质的关系研究[J];安徽地质;2011年01期
8 耿豪;水土作用对深基坑边坡的影响及其防治措施[J];安徽建筑;2005年02期
9 符国平;宁跃文;;推力桩计算的综合刚度双参数法B样条函数解[J];安徽建筑;2009年03期
10 李彬彬;王社良;苏三庆;;多种因素耦合作用下的大体积混凝土温度应力仿真分析[J];安徽建筑;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Estimation of the Passive Earth Pressure with Inclined Cohesive Backfills:the Effect of Intermediate Principal Stress is Considered[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 ;Estimation of the Active Earth Pressure with Inclined Cohesive Backfills:the Effect of Intermediate Principal Stress is Considered[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 俞茂宏;廖红建;龚晓南;唐春安;胡小荣;;20世纪在中国的强度理论发展和创新[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
4 俞茂宏;;古建筑结构研究的历史性、艺术性和科学性[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
5 程展林;吴良平;丁红顺;;粗粒土组构之颗粒运动研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年
6 程展林;吴良平;丁红顺;;粗粒土组构之颗粒运动研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 张坤勇;殷宗泽;;复杂应力条件下土体各向异性及其建模思路[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 徐辉;张光永;王靖涛;;黏土不排水条件下的应力路径损伤本构模型[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
9 陈正汉;;特殊土的细观结构及其演化的CT-三轴试验研究[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
10 柳艳华;黄茂松;;循环荷载下结构性软粘土的边界面弹塑性模型[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
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1 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 兰常玉;冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基沉降规律研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年
5 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
6 邵玉娴;粘性土工程性质的温度效应试验研究[D];南京大学;2011年
7 乔华;Arlequin构架下结构多尺度数值模拟[D];浙江大学;2011年
8 朱剑锋;考虑扰动影响的土体性状研究[D];浙江大学;2011年
9 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
10 温世亿;膨胀土渠坡若干关键技术问题研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
2 司友深;膨胀岩膨胀特性及抗剪强度参数研究[D];郑州大学;2010年
3 王秀丽;基于行人小腿保护的汽车保险杠改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 吕蔚;灰场挡水坝排洪系统的研究与应用[D];大连理工大学;2010年
5 刘北战;降雨入渗条件下新邱区中南公路边坡稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 柳东委;土工格栅在六潜高速公路中处理桥头跳车应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 张瑞禹;改良风积土物理力学性质试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 张建俊;冻融循环作用下季冻区高铁路基沉降预测的试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 倪啸;广西、北京膨胀(岩)土特性及堑坡处治技术对比分析[D];长沙理工大学;2010年
10 孙德洋;大口径直缝焊管成型工艺研究[D];天津理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王常明,肖树芳,夏玉斌;海积软土固结变形的结构性模型研究[J];长春科技大学学报;2001年04期
2 雷华阳;天津地区海积软土的孔压模型建立及参数确定[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年01期
3 雷华阳,肖树芳;软土结构性的试验研究及其对工程特性的影响[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年01期
4 洪振舜,刘汉龙,NEGAMI Takehito;Remolded Undrained Strength of Soils[J];China Ocean Engineering;2003年01期
5 石名磊,蒋振雄,吴凯,伏国华;公路桥梁大型钻孔灌注桩静载荷试验实录[J];重庆交通学院学报;2000年01期
6 董邑宁,徐日庆,龚晓南;萧山粘土的结构性对渗透性质影响的试验研究[J];大坝观测与土工测试;2000年06期
7 顾明光;汪庆华;卢成忠;秦祥熙;余国春;;杭州城市平原区三维第四系结构调查研究方法探讨[J];中国地质;2008年02期
8 何开胜,沈珠江;天然沉积粘土的结构性调查[J];东南大学学报(自然科学版);2002年05期
9 周萃英;土体微观结构研究与土力学的发展方向——若干进展与思考[J];地球科学;2000年02期
10 吴义祥;工程粘性土微观结构的定量评价[J];中国地质科学院院报;1991年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵启林;力学仿真中的应变软化问题数模分析与神经计算力学研究[D];河海大学;2001年
【相似文献】
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1 姬美秀,陈云敏,黄博;弯曲元试验高精度测试土样剪切波速方法[J];岩土工程学报;2003年06期
2 陆观宏,林汉伟,李双英;地层剪切波速的经验确定问题[J];广东水利水电;2005年03期
3 赵娜;王建华;;饱和松散粉土剪切波速对其抗液化强度影响的研究[J];勘察科学技术;2006年02期
4 尚银生;杨进堂;;土层等效剪切波速与平均剪切波速对比分析[J];山西建筑;2006年10期
5 李存志;李向新;姚明波;杨向东;;昆明盆地剪切波速与地基特性相关分析研究[J];昆明冶金高等专科学校学报;2006年03期
6 张艺峰;姚道平;蔡宗文;叶友权;;灰关联分析在确定土层剪切波速中的应用[J];勘察科学技术;2008年05期
7 贾婧;冯启民;高惠瑛;;土层等效剪切波速空间模拟方法研究[J];世界地震工程;2009年01期
8 闫军;;关于剪切波速有关问题的探讨[J];山西建筑;2009年25期
9 张宇辉;张献民;程国勇;;土石混合介质中石料间隙土压实度剪切波速评价研究[J];岩土工程学报;2011年06期
10 邱志刚;薄景山;罗奇峰;;土壤剪切波速与埋深关系的统计分析[J];世界地震工程;2011年03期
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1 张宇辉;张献民;;含石量对土石混合介质剪切波速的影响分析[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
2 石兆吉;王承春;;预测轻亚粘土液化势的剪切波速法[A];中国地震学会第二届代表大会暨学术年会论文摘要汇编[C];1984年
3 汪闻韶;;土工地震减灾工程中的一个重要参量——剪切波速[A];中国地震学会第四次学术大会论文摘要集[C];1992年
4 王建华;曲延大;周扬锐;程国勇;张立;;土层剪切波速的原位与室内对比试验研究[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
5 侯兴民;赵昌朋;曲淑英;刘文勇;;一种剪切波速测试数据处理软件[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
6 侯兴民;赵昌朋;曲淑英;刘文勇;;一种剪切波速测试数据处理软件[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
7 周燕国;陈云敏;社本康广;;弯曲元剪切波速测速技术在土工离心模型试验中的应用[A];中国水利学会2007学术年会物理模拟技术在岩土工程中的应用分会场论文集[C];2007年
8 李铮;王国祥;程兴;;南京河西地区浅层土剪切波速特性研究[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
9 李铮;王国祥;程兴;;南京河西地区浅层土剪切波速特性研究[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
10 丁振坤;夏祖讽;;硬基岩剪切波速定义研究[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年
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1 刘瑜;基于颗粒接触模型的砂土剪切波速研究[D];浙江大学;2010年
2 周燕国;土结构性的剪切波速表征及对动力特性的影响[D];浙江大学;2007年
3 程国勇;饱和砂土剪切波速与抗液化强度相关性的研究[D];天津大学;2003年
4 张宇辉;机场高填方土石混填地基表征压实度剪切波分析理论研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 汪云龙;先进土工实验技术研发与砾性土动力特性试验研究[D];中国地震局工程力学研究所;2014年
6 姬美秀;压电陶瓷弯曲元剪切波速测试及饱和海洋软土动力特性研究[D];浙江大学;2005年
7 王兴陈;基于物理性质的土体强度和变形特性研究[D];浙江大学;2014年
8 陈龙伟;土体弱化与地震动关联性理论及相互作用规律研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
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1 赵娜;剪切波速对饱和松散砂(粉)土结构性及抗液化强度影响的研究[D];天津大学;2006年
2 张忠利;建设场地剪切波速的统计分析[D];中国地震局工程力学研究所;2008年
3 侯云亮;西安地区黄土地基剪切波速与工程特性相关性的研究[D];长安大学;2007年
4 张立;剪切波速与振动三轴液化联合试验装置的研究及应用[D];天津大学;2004年
5 刘宇;剪切波速的不确定性对设计地震动参数的影响[D];中国地震局工程力学研究所;2013年
6 尹丽君;兰州盆地三维剪切波速度结构建模[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 黎小东;土体剪切波速在基桩缺陷量化分析中的应用[D];天津大学;2007年
8 孟玉双;基于剪切波速的邯郸市区工程地质条件区划与评价[D];河北工程大学;2010年
9 孙三健;利用双平面波干涉法研究青藏东北缘的剪切波速度结构[D];中国地质大学(北京);2014年
10 谢建文;黄土边坡对不同振动方向垂直入射剪切波的动力响应分析[D];中国地质大学(北京);2013年
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