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粗粒土力学特性及本构模型研究

王嵩  
【摘要】:粗粒土具有良好的工程特性,其应用范围日益广泛。为了适应土木建筑结构的强度、变形分析需要,粗粒土性质研究已成为工程、学术届所关注的重要课题。同时,粗粒土所采用本构模型的实用性和合理性很大程度上决定了岩土工程数值分析的优劣,而目前尚未有大家广泛认可的、可用于各种粗粒土的本构模型。基于以上原因,本文展开了研究和探讨。 (1)对不同粗料含量土料及不同压实度土料进行了静力特性大型三轴试验研究。试验结果表明:粗料含量为30%-50%时,随粗料含量增加,抗剪强度增长较快,同时试样有向应变软化方向发展的趋势,且剪胀作用逐渐增强;围压越低,剪胀作用越明显;粗粒土压实度大于93%时,压实度对土体强度指标影响较小,土体强度主要决定于周围压力大小,但增加压实度可以明显减小土体破坏时的累积应变。 (2)基于试验数据对邓肯-张模型、Rowe剪胀模型进行了适用性分析,结果表明,邓肯-张模型不能很好反映粗粒土变形特性。为此提出了轴向应变平方与侧向应变为过原点的抛物线关系式,并推导出了改进的邓肯-张E-v模型。 (3)对改进模型进行了验证分析,结果表明该模型能够很好描述粗粒土体变特性以及低围压下更易发生剪胀和切线泊松比趋于相等等特性。 (4)探讨了改进模型参数L的取值问题,认为L=4可作为粗粒土有无剪胀性的判定标准:L≥4时,土体不会发生剪胀现象;L4时,土体在低围压下可发生剪胀现象,且L越小,越容易发生剪胀现象,剪胀、剪缩的临界围压也越高,相同围压下发生剪胀时对应的累积轴向应变也越小。


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