长沙典型粉质粘土的三轴试验及本构模型研究

【摘要】：在对前人研究成果的系统学习和思考的基础上，本文以长沙粉质粘土为研究对象，应用室内外试验、理论分析和数值模拟的综合方法，分析和探讨了长沙粉质粘土的变形强度特性，在Duncan-Chang模型的基础上，提出了长沙粉质粘土的改进非线性弹性模型。通过研究，本文取得了以下成果： 首先，本文对长沙粉质粘土进行各种应力路径下的三轴剪切试验，揭示了长沙粉质粘土的变形及强度特征。试验表明，应力应变曲线具硬化和剪缩特性，而且曲线具有明显的线性段；应力路径对总应力强度指标有较大的影响，但对有效强度指标基本没影响。 其次，在试验的基础上，对土体的应力应变关系曲线进行归一化处理，通过对Duncan-Chang模型的讨论，推导了长沙粉质粘土的改进非线性弹性模型，并对模型中的参数进行确定。该模型能同时考虑土体的非线性和剪胀(缩)性，以及不同固结压力和第二主应力对地基土的影响。 最后，利用所提出的长沙粉质粘土的改进非线性弹性模型，对基坑开挖进行模拟分析，并把计算结果与实测结果进行分析比较，探讨了该模的合理性和可行性。 本课题研究成果将对长沙地区以及在类似土层地区的工程建设有较好的指导意义。