收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高吸力及低应力下非饱和土的强度和变形特性

徐筱  
【摘要】:岩土工程实践中经常会遇到非饱和土,在非饱和土的力学性质研究中,如何合理的考虑吸力的影响是问题的关键。从土体中孔隙水作用的物理机制来看,吸力可以明确的区分为毛细作用和吸附作用。当前对吸力的认识和使用存在误解,目前流行的非饱和土研究中,往往将吸力直接同毛细作用相对应。这导致吸力好像在整个变化范围内均表现为毛细作用,而忽略了这一概念本身所包含的吸附作用。这直接导致对非饱和土的性质和行为中吸力作用的认识存在偏差,同时少有研究关注高吸力、吸附作用占优时土体的强度和变形特性。当前岩土力学理论大都着眼于较大压应力下土体的强度和变形特性,其中土体破坏多是基于压剪作用,剪切时应力和变形的描述大多局限于应变硬化和体缩现象。然而,实际工程问题中土体常处在低应力及拉应力作用下,土体破坏可能基于拉剪、压剪等不同的破坏模式,剪切时应力和变形多表现为峰后软化和剪胀现象。此时,基于较大压应力作用给出的土力学理论难以适用,需要建立合理的破坏包线准则以及剪切时应力-应变关系模型,以期能更准确的描述实际工况。本文针对高吸力及低应力下非饱和土的强度和变形特性,主要研究内容包括:(1)基于对非饱和土中孔隙水毛细和吸附作用的区分,得到了一种机理明确的非饱和土抗剪强度模型。首先,假定两种非饱和土的特殊状态,即只存在毛细作用的理想毛细状态和只存在吸附作用的理想吸附状态,分别给出了这两种理想状态的抗剪强度模型。利用二元介质模型,认为非饱和土中土-水作用是由这两种理想状态的不同权重组合而成,建立了适用于较广吸力变化范围的非饱和土抗剪强度模型。研究表明,在考虑吸力对非饱和土力学性质的影响时,应该区分吸力的不同作用。(2)已有的非饱和土力学特性的研究大都局限于较低吸力、毛细作用占优范围。实践中由于环境的变化,地表土体常经历干湿循环及处在低含水率、高吸力状态,此时吸附作用占优。针对高岭土-河砂配制的非膨胀性黏性土,采用饱和盐溶液蒸汽平衡法,从脱湿和吸湿两种吸力路径下对土体施加高吸力。测试了高吸力下土体的强度和变形特性,试验中选用了0(接近无侧限)、25、50、100 kPa共4组小围压。结合试验结果,分析了高吸力时吸力对土体强度和变形的作用机制。(3)利用宽广含水率变化范围内非饱和压实土低应力下的直剪试验和抗拉强度试验,研究了低应力及拉应力下非饱和土的强度及剪胀特性。基于试验结果,分析了非饱和土拉应力区的强度包线、峰值强度及剪胀作用的变化特性。之后结合0、25、50、100 kPa四组围压下的三轴压缩试验,讨论了非饱和土破坏包线的构成方法。首先,按照土体的破坏模式,破坏包线可表征为两段Mohr-Coulomb型直线。其次,非饱和状态对峰值强度的影响主要表现为剪胀作用和颗粒间作用力两方面,按照非饱和时峰值强度的主要组成部分及其表示方法,给出了黏聚力-剪胀作用型和颗粒间作用力-剪胀作用型两种物理意义明确的曲线型破坏包线。基于分段线性破坏包线,讨论了曲线型破坏包线参数的确定方法。至此,给出并分析了非饱和时不同含水率下土体的破坏包线及其变化特性。最后,通过和文献中的试验及破坏包线模型对比,讨论了建议的破坏包线的合理性。(4)低应力下,对于不同含水率的非饱和压实土剪切时的应力-应变特性,基于试验结果,探讨了临界状态方程、剪胀方程以及最小剪胀率的预测方法。类比于饱和土的Nor-Sand模型框架,得到了适用于不同含水率下非饱和压实土剪切变形特性的本构模型,较好的模拟了不同含水率下非饱和压实土的峰值强度和剪胀特性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 李冬;刘艳;;非饱和土的黏弹塑性本构模型研究[J];北京工业大学学报;2018年03期
2 孙广利;王祥虎;;非饱和土三轴仪应用及展望[J];四川建材;2018年02期
3 陈茜;程大伟;郭光玲;;一维稳态流下非饱和土静止土压力系数的铅直分布[J];中国科技论文;2017年01期
4 张剑;倪俊;姜朋明;梅岭;;含水量对非饱和土强度影响的试验分析[J];江苏科技信息;2015年13期
5 陈正汉;;非饱和土与特殊土力学的理论与实践[J];后勤工程学院学报;2011年04期
6 ;第二届全国非饱和土学术研讨会征文通知(第1号)[J];岩土工程学报;2004年03期
7 穆弓;第二届国际非饱和土学术会议在京召开[J];铁道工程学报;1999年01期
8 刘祖典,刘武农;非饱和土的强度特性[J];工程勘察;1999年01期
9 杨代泉;非饱和土弹塑性应力应变特性模拟[J];岩土工程学报;1995年06期
10 Fredlund,D.G.,杨宁;非饱和土的力学性能与工程应用[J];岩土工程学报;1991年05期
11 蒋彭年;非饱和土工程性质简论[J];岩土工程学报;1989年06期
12 林涛;;非饱和土强度特性试验[J];公路交通科技(应用技术版);2018年11期
13 翟睿智;周凤玺;;非饱和土中弹性波的传播特性[J];兰州理工大学学报;2019年01期
14 许长辉;孙树林;李方;张德恒;;非饱和土坡中平均有效饱和度分布模拟[J];河北工程大学学报(自然科学版);2016年04期
15 ;第二届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会(第三号通知:会议日程与回执)[J];岩土工程学报;2017年06期
16 陈正汉;;第6届亚太非饱和土学术会议在桂林召开[J];岩土工程学报;2015年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙德安;;非饱和土的动力特性[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
2 郭小红;张鸿儒;;循环荷载下非饱和土的残余变形特性[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
3 卢应发;吴延春;罗先启;;非饱和土中气体的一些力学特性[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(下册)[C];2006年
4 刘海宁;刘汉东;王思敬;;黄河下游堤防非饱和土边坡稳定性分析[A];第一届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2005年
5 陈正汉;;非饱和土的应力状态与应力状态变量[A];中国土木工程学会第七届土力学及基础工程学术会议论文集[C];1994年
6 陈建斌;孔令伟;郭爱国;赵艳林;;大气作用下膨胀土边坡的动态响应数值模拟[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
7 张洪武;黄辉;周雷;;热耦合作用下非饱和土动力非线性有限元分析[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
8 宋艺;兑关锁;陈铁林;;非饱和土简化固结理论及在土木工程中的应用[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
9 包承纲;詹良通;龚壁卫;;非饱和土的特性及其抗剪强度问题[A];中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集[C];1999年
10 陈正汉;;非饱和土的理论与实践[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐筱;高吸力及低应力下非饱和土的强度和变形特性[D];北京交通大学;2019年
2 程昊;非饱和土弹塑性本构模型数值实现及其在斜坡变形分析中的应用[D];中国地质大学;2019年
3 郑国锋;孔隙比变化对非饱和土的力学行为影响研究[D];大连理工大学;2019年
4 马俊超;基于非饱和理论的超高填方路堤沉降与变形特性研究[D];中国地质大学;2018年
5 唐栋;考虑前期降雨影响的非饱和土特性及边坡稳定性分析[D];武汉大学;2016年
6 周嵩;热—水—力耦合条件下非饱和土的热传导特性及调控机理研究[D];武汉大学;2014年
7 李吴刚;水力—力学耦合的非饱和土本构关系及其数值算法研究[D];大连理工大学;2018年
8 刘振亚;非饱和冻土力学特性及微观机理研究[D];北京交通大学;2018年
9 崔凯;非饱和土中污染物传输参数反演方法研究[D];大连理工大学;2003年
10 韩晓雷;非饱和沙漠地基土的理论和工程应用研究[D];西安建筑科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邢行;饱和与非饱和黄绵土细沟侵蚀特征对比研究[D];西南大学;2019年
2 单喜垒;冻融作用对非饱和土强度指标及越冬基坑影响研究[D];吉林建筑大学;2019年
3 王辉;高吸力下非饱和重塑土力学性能和微观结构特性研究[D];温州大学;2018年
4 李朋朋;温度作用下非饱和土中湿热传递及污染物迁移的试验研究[D];北京交通大学;2019年
5 李颖颖;非饱和土水汽迁移特性试验研究[D];长安大学;2019年
6 李晓猛;非饱和重塑黄土的本构模型[D];长安大学;2019年
7 马路;非饱和压实黄土抗剪强度的研究[D];长安大学;2019年
8 张佳钰;含水率对非饱和重塑黄土与有机玻璃接触面抗剪强度影响研究[D];西安科技大学;2019年
9 占运;非饱和公路路基填料静—动力学特性试验研究[D];温州大学;2019年
10 刘梦茹;卸荷扰动下非饱和土水气二相实验仪的研制与应用[D];长安大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 张晓冬 阳雄 郑明朗;陈正汉:厚木板钻二十年[N];科技日报;2003年
2 张艳江 罗文可;始于垒土攀险峰[N];中国水利报;2002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
  • 010-62982499
  • 010-62783978