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软土剪切带试验及其应用的研究

叶朝汉  
【摘要】: 实际工程在进行设计时,已经满足规范要求并且还有一定的安全储备,但是深基坑失稳和高路堤滑坡还是时有出现,这主要是对应变局部化的研究不够。长期以来,对剪切带现象只停留在感性认识阶段,对剪切带的研究还只是以现象描述为主。为了深入研究剪切带形成及破坏的机理,本文对上海原状淤泥质粉质粘土进行不同围压下的固结不排水平面应变试验和常规三轴试验;并记录了整个剪切带形成过程中土体的应力~应变关系,孔隙水压力的变化以及侧向局部化变形的发展情况。通过对试验数据进行分析,可以得出以下结论:1)剪切带开始形成点的ε_1和应力屈服点的ε_1基本相同,表明剪切带的形成是由孔隙水压力导致的;2)三轴试验屈服点与平面应变试验屈服点的轴向应变ε_1相近;3)剪切带的各个特征值可由孔隙水压力的变化规律来确定,而且他们之间有一定的关系。根据试验结果推导出上海淤泥质粉质粘土剪切带形成的软化模型,并在本文模型的基础上采用有限单元法和有限差分法模拟了剪切带形成过程。数值模拟结果表明剪切带的形成与试样的剪胀角、初始损伤位置、本构模型的选择以及边界条件有关。为了尽可能地减少工程事故,本文提出将剪切带形成开始点的强度指标作为设计值,通过对上海两个基坑工程进行计算可知本文考虑应变局部化的方法能较准确地计算深基坑的变形状况。由于试验条件等因素的限制本文所作的工作只是剪切带研究一小步,今后还有大量的工作有待开展。


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