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考虑非连续性土体性状的试验研究

张俊  
【摘要】:随着城市化进程的加快,隧道、桩基和基坑等工程的施工日益频繁,在工程施工过程中,不可避免地会对土体产生扰动,使得土体状态不断发生变化,因而描述土体性状的物理参数和力学参数也会发生变化。土的性状与金属材料不同,金属材料是均匀连续介质,而土体是多孔三相介质。考虑到土的非连续性,本文在前人研究基础上,通过室内试验的方法,以相对密实度为控制指标,研究两种砂土的物理参数变化对于土体强度和变形的影响,并在试验基础上对传统Duncan-Chang模型中的参数以及莫尔-库伦准则进行修正。主要工作和研究成果如下: (1)以中国ISO标准砂和福建中级砂为试验材料,制作了相对密实度不同的试样,在三个围压下分别进行了干砂三轴压缩试验和饱和砂三轴排水剪切试验。试验结果表明:随着密实度的增加,饱和砂和干砂的应力-应变曲线斜率逐渐增大;干砂主应力差的峰值以及饱和砂主应力比的峰值也均呈增大的趋势。 (2)结合干砂的三轴压缩试验结果,发现传统Duncan-Chang模型中的参数n和Rf基本不受Dr影响,而参数K、(σ1-σ3)f和φ对Dr比较敏感,建立了Dr与三个参数之间的定量关系,对参数进行修正。 (3)基于试验结果,考虑相对密实度对莫尔-库伦破坏准则进行修正,使其更符合实际情况。并以干砂为例,考虑土体非连续性,即孔隙率,推导了新的土体应力状态方程。在新的应力方程基础上,引入蛋形破坏包线的概念,说明了常用的莫尔-库伦破坏准则在考虑到土体非连续时其中所蕴含的风险。


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