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不排水剪切条件下饱和砂土变形特性及其本构模型的试验研究

李月  
【摘要】:残积土等松散砂质土在饱和不排水条件下剪切时表现出强烈的应变软化特性,即在峰值强度后一定应变水平下达到了变形的稳定状态从而发挥其稳态强度。 为此,本文通过一系列的常规三轴单调剪切试验,对不排水剪切条件下的饱和砂土的变形特性进行了比较系统的试验研究,确定了稳态强度、峰值强度与约束压力、描述砂土物理状态的比容等之间的相互关系,以此将临界土力学理论与非线性应力—应变关系相结合建立了非线性应力—应变—临界状态本构模型。基于福建标准砂和珊瑚砂的不排水三轴试验结果,对比了两种砂的应力-应变特性,确定了有关模型参数,并与试验结果进行了对比验证。 结果表明:饱和砂土在固结不排水剪切情况下的主要应力应变特征是应变软化,当轴向应变增加到20%左右时,试样达到稳定状态,相对密度和初始固结压力对土样的性能有很大影响;不同围压下比容和峰值应变之间的回归关系可近似用直线来表示,进而可确定此回归关系中的待定系数与围压之间存在对数关系。 本文所提出的改进的非线性应力—应变—稳定状态本构模型,可以更好地反映无粘性土的加工软化特性、峰值强度和稳态强度等特性,且所含参数均可以通过常规不排水三轴压缩试验求得,模型模拟预测结果与试验数据的比较分析论证了所建议本构模型的合理性。


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