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非饱和重塑黄土的本构模型

李晓猛  
【摘要】:非饱和土力学近些年发展迅速,而非饱和土本构模型作为研究非饱和土力学特性的一个重要方向和工具,一直是国内外学者研究的重点。压实黄土作为典型的非饱和土,普遍存在于人工地基、填方边坡等工程建设项目中,其特殊的力学性质在很大程度上影响着黄土地区的工程建设。因此关于非饱和压实黄土的应力应变试验及非饱和土本构模型的研究对黄土地区的工程建设具有重要的理论及工程实际意义。本文选取了延安平山造城工程L_6压实黄土为研究对象,通过相关试验获得了该压实黄土的基本物理力学参数。以文献中的经典非饱和土本构模型为基础,改进了基础模型中非饱和状态变量ρ_s的演化方式,并在此基础上引入了围压影响因子P_(ar),推导出了更适合非饱和重塑黄土的本构模型。(1)通过试验得到延安L_6黄土的基本物理参数和重塑饱和黄土在一维固结和等向固结时的压缩系数和回弹系数。优化了重塑黄土试样的制备方法,并分析了重塑三轴试样一次成型和分层压实的优缺点。(2)结合已有资料和自身做试验时的摸索,通过与技术人员、熟悉非饱和三轴仪的老师和同学交流做试验的相关经验,总结出一套GDS非饱和土三轴仪的操作流程,尽可能详细的描述了试验前准备、试样和仪器安装和试验参数设定,以及一些试验中会出现的问题并给出了相应解决措施。(3)进行了不同围压不同吸力条件下的非饱和三轴试验,给出了固结阶段饱和度和体变的变化、剪切阶段的应力应变曲线及试样剪切后的照片,并着重分析了净应力和吸力对剪切时试样的偏应力和体积变化的影响。(4)根据试验结果反算的ρ_s,表明S_r和ρ_s并不是简单的线性关系,不同饱和度的正常固结线在e-lnp平面内也不是等间距分布的。基于Zhang等提出的非饱和土本构模型,改进了非饱和状态变量ρ_s的演化方式,并在此基础上进入了围压影响因子P_(ar),推导出了适用于非饱和重塑黄土的本构模型。


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