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《兰州大学》 2011年
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非饱和压实黄土本构模型研究

梁晓波  
【摘要】:本文在阅读和分析大量文献资料的基础上,基于兰州九州台黄土的压实样的非饱和三轴试验数据,分析了压实黄土在4种应力路径下的变形强度特性,给出了Alonso模型的参数,建立了Duncan-Chang模型用于压实黄土力学特性拟合的修正方程,研究得到如下结论: (1)分析非饱和压实黄土在4种应力路径下的变形、强度特性。 对于饱和压实黄土的压缩-回弹-再压缩过程,压缩指数随着围压p终增大逐渐增大,回弹指数的则随增大p终逐渐减小; 对于同时控制吸力和净围压为常数的三轴固结排水剪切过程,压实黄土存在着一个先剪缩后剪胀的过程。在吸力相同时,净围压越大,压实黄土剪缩量越大;相同净围压时,吸力越大剪缩量也越大。同时,相同吸力时,净围压越大,试样的抗剪强度越大;同一净围压下,吸力越大,压实黄土的抗剪强度也越大; 对于控制吸力的压缩过程,压实黄土的屈服应力随吸力的增加而增加;压缩指数随吸力增大而减小;回弹指数随吸力变化不明显; 对于控制净平均应力的三轴收缩过程,压实黄土在吸力作用下产生收缩变形。随着吸力的增大,屈服应力变化不明显,可以看成常数。 (2)用Alonso模型描述了压实黄土的非饱和力学特性,求出了模型参数,拟合了压实黄土的v-logp和v-logs关系曲线,给出了压实黄土在(p,q,s)应力空间的屈服面方程式,绘制了压实黄土的空间屈服面图形,结果表明Alonso模型能很好的反映压实黄土的力学特性。 (3)用Duncan-Chang模型模拟了压实黄土的非饱和力学特性,结果表明Duncan-Chang模型不能完全描述压实黄土先应变硬化后应变软化的过程。 通过引入斜率修正系数k改进了(σ1-σ3)-ε1曲线的方程式;通过直线方程和变换Lorentz方程两种方法,提出2个代替Duncan-Chang双曲线关系的ε1-ε3曲线方程式。基于方程式参数和吸力、围压满足2元线性回归的假设,从而把Duncan-Chang模型推广到了非饱和土范围内。 拟合了方程参数和吸力、围压的关系式表达式,做出了方程参数在吸力-围压空间的曲面形状,给出了两种修正Duncan-Chang模型的参数。 把修正Duncan-Chang模型用在了压实黄土湿化变形上,得出结论:当土的吸力较小时湿化变形较大;净围压对湿化变形的影响也较大,随净围压越大,湿化变形越小;净围压不变时,偏应力越大,湿化变形也越大。随着净围压的增大,吸力对湿化变形的影响越来越小,非饱和应力-应变曲线越来越集中。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU43

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