收藏本站
《兰州大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

原状饱和黄土的各向异性边界面模型

马文国  
【摘要】:黄土是指第四纪以来在干燥气候和风的作用下形成的沉积物,它是一种具有质地均匀、大空隙、弱胶结和柱状节理发育等性质的特殊土。黄土的颗粒大小介于黏土与细砂之间,颗粒成分主要以粉粒为主,呈浅黄色或黄褐色。主要分布在我国甘肃、陕西、宁夏和山西等地区,空间上有着面积广、厚度大、地层完整和地貌类型复杂等特点,为世界上黄土最为发育的地区。论文以试验和理论研究为主要目标,以各类土的动割线模量、西安市东三环与地铁三号线交汇处工程场地的原状饱和黄土和宁夏固原六盘山机场东北处石碑村塬上的原状黄土为研究对象。对土的动割线模量和阻尼比之间的关系进行了比较深入的研究。对原状和重塑饱和黄土样本在等向固结和K0固结条件下进行结构性特性试验;同时对西安市东三环与地铁三号线交汇处工程场地的原状饱和黄土在K0偏压固结模式下进行排水、不排水条件下的力学特性试验;对宁夏固原六盘山机场东北处石碑村塬上的原状黄土进行频率为1Hz的循环荷载试验。根据本文建议使用的黄土结构性和各向异性的概念,在各向同性广义剑桥模型的基础上构造了一个考虑原状饱和黄土结构性和各向异性的单面型边界面RSAMCC模型。利用模型对两处原状饱和黄土的结构性、排水、不排水和循环三轴试验下的应力应变关系和孔隙水压力等内容进行了计算,论文的主要研究内容和成果有如下三个方面:(1)系统研究了动割线弹性模量E或动割线剪切模量G(因为两者之间存在换算关系,本文不再严格区分,均使用G_(sec)表示,统称为动割线模量,除非特别声明)和阻尼比λ的力学关系,在弹性阶段土的弹性模量、切线弹性模量和割线弹性模量都是一样的。动割线模量G_(sec)是一种全量关系,它是描述岩土材料刚度的物理量,本文主要以G_(sec)来表达动割线模量。而对应应力状态下的λ是岩土材料在振动过程中波动能量耗散的度量,是结构的动力特性之一,是描述岩土材料胶结和致密程度的物理量。首先,利用众多学者认可的结论:动割线模量的倒数1/G_(sec)和剪应变γ之间一般有较好的线性关系,使用线性回归分析得到回归直线的截距和斜率这两个重要参数。其次,对拥有前面线性关系的G_(sec)再与阻尼比λ的试验结果进行线性回归分析,也发现G_(sec)和λ之间也有良好的线性规律,并且通过大量试验结果证实了G_(sec)和λ之间良好线性关系的可靠性,而先前的文献显示G_(sec)和λ的关系是非线性的,根据离心模型试验结果证实G_(sec)比λ更为可靠,这种线性关系为选择正确的G_(sec)提供了一种简单可行的方法。最后,通过这两个重要参数来优化H-D双曲线模型,预测的G_(sec)和试验值误差在12%以内。预测和试验结果更为接近,也为评价工程场地的地震安全性提供计算依据。(2)以临界状态土力学和各向同性广义剑桥模型为基本研究框架,对岩土塑性力学的基本试验和理论进行了较为详细的介绍。主要以前面介绍的原状饱和黄土为研究对象,在广义剑桥模型的基础上增加结构性和各向异性参数构造了一个新的边界面模型RSA-MCC。边界面用来表征土体在应力历史下的先期固结程度,构造的单面型RSA-MCC模型没有屈服面的概念。原状饱和黄土使用了三个硬化参量,它们分别是固结压力、结构性参量和各向异性参量,其中:结构性参量使用Rouainia等(2000)提出的方法,而各向异性参量选择Dafalias(2013)建议的旋转硬化参量。RSA-MCC模型的映射中心在初始加载过程中取为应力原点,而在复杂应力条件下进行卸载和反向加载时本文借鉴前人的研究成果将映射中心移动到卸载应力点处。总的塑性模量由边界面处的塑性模量和真实应力与虚应力之间的模量插值函数构成,使得塑性模量在边界面内能够连续变化,而土的塑性应变和硬化或软化也在边界面内随着应力状态的不同而连续变化。(3)论文对西安市东三环与地铁三号线交汇处工程场地的原状饱和黄土进行了等压固结、K0偏压固结模式下的结构性试验和模拟;对K0偏压固结模式下的排水和不排水剪切试验进行了数值模拟。对宁夏固原六盘山机场东北处石碑村塬上的原状黄土饱和固结后再进行双向循环剪切荷载试验结果进行了数值研究。结果显示:新构建的RSA-MCC模型在考虑了结构性和各向异性时对试验结果均有较好的模拟。总之,RSA-MCC模型对原状饱和黄土的静力和动力特性有较好的模拟能力。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU444

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王兰民,刘红玫,李兰,孙崇绍;饱和黄土液化机理与特性的试验研究[J];岩土工程学报;2000年01期
2 杨振茂,赵成刚,王兰民,饶为国;饱和黄土液化及其理论研究现状[J];土木工程学报;2003年11期
3 魏永学;;粉体搅拌桩在处理饱和黄土软基中的应用效果分析[J];甘肃水利水电技术;2005年04期
4 马贵生,董筑,张航;孤柏嘴邙山饱和黄土工程特性与边坡稳定性[J];人民长江;2005年04期
5 王志杰;陈能远;曹亚阁;习志雄;;饱和黄土三轴渗透试验[J];人民黄河;2007年12期
6 郭鸿;骆亚生;李广冬;;考虑地区差异性的饱和黄土三轴渗透试验研究[J];中国农村水利水电;2009年10期
7 郭敏丽;王金生;李书绅;刘春立;滕彦国;;示踪剂在饱和黄土中的滞留特征比较[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年05期
8 周永习;张得煊;罗春泳;陈军;;饱和黄土稳态强度特性的试验研究[J];岩土力学;2010年05期
9 陈辉;刘明振;宋战平;;重塑及原状饱和黄土结构性参数研究[J];地下空间与工程学报;2010年03期
10 陈辉;胡伟;;饱和黄土静力学特性的多因素试验研究[J];工业建筑;2011年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 杨树俊;贾乃康;;关于饱和黄土若干问题的探讨[A];天津市土木工程学会第七届年会优秀论文集[C];2005年
2 魏星;黄茂松;;天然结构性粘土的各向异性边界面模型[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 马文国;原状饱和黄土的各向异性边界面模型[D];兰州大学;2017年
2 胡伟;饱和黄土动力本构模型及其在桩—土—结构体系地震动力相互作用中的应用[D];西安建筑科技大学;2008年
3 崔广芹;饱和黄土动力本构模型及地铁隧道周围土层变形分析[D];西安建筑科技大学;2014年
4 郑兴帅;弹性接触问题的边界面法分析及其低秩近似快速算法[D];湖南大学;2015年
5 李源;弹性动力学问题的时域边界面法[D];湖南大学;2015年
6 陆陈俊;基于边界面法的CAE与CAD一体化研究[D];湖南大学;2016年
7 王现辉;自适应快速多极子边界面算法分析大规模声学问题[D];湖南大学;2013年
8 覃先云;边界面法的单元实现及其在复杂结构分析中的应用[D];湖南大学;2012年
9 丰土根;饱和砂土不排水动力特性及多机构边界面塑性模型研究[D];河海大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯敏杰;饱和黄土液化过程中土体残余变形与孔隙压力的演变机理[D];中国地震局兰州地震研究所;2016年
2 王文袓;青海丹东隧道洞口饱和黄土段施工技术研究[D];长安大学;2015年
3 张荣;饱和黄土软基隧道处理方法的研究[D];兰州交通大学;2016年
4 车效文;陕西泾阳南塬滑坡干湿黄土滑动力学特性环剪试验研究[D];青岛理工大学;2016年
5 刘文晓;水泥搅拌饱和黄土强度及搅拌桩复合地基承载特性研究[D];兰州交通大学;2014年
6 岳建平;低温环境下水泥搅拌饱和黄土强度特性及复合地基承载特性研究[D];兰州交通大学;2014年
7 赵丽娅;饱和黄土的应力应变及强度特性研究[D];长安大学;2010年
8 王谦;饱和黄土液化势的物性指标评价和深度下限研究[D];中国地震局兰州地震研究所;2011年
9 安鹏;渗流条件下重塑饱和黄土的渗透性劣化试验研究[D];西北农林科技大学;2011年
10 李平;饱和黄土的三轴渗透试验研究[D];西北农林科技大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026