论文范文：粗粒土力学特征与本构模型探究
粗粒料力学特性研究进展5600字
粗粒料力学特性研究进展5600字摘要：粗粒料具有强度高、变形小、透水好、造价低等优点，已经被广泛应用于路基工程、土石坝工程、护岸工程、筑岛工程等。
粗粒料力学特性研究很多方面借鉴和参考了砂土的力学特性，但由于粗粒料的颗粒粒径更大，因此力学特性与砂土又有明显差异，必须在粗粒料大量的力学试验的基础上开展研究。
分析总结了粗粒料力学特性的研究现状及最新进展、包括强度和变形特性、应力状态的影响、材料状态的影响、细观结构的作用及本构模型研究等，并就其中存在的问题进行了讨论并提出了一些建议。
毕业/2/view-12061510.htm关键词：粗粒料；强度；变形；剪胀性；本构模型；材料状态；应力状态；结构性粗粒料一般是指粒径大于5mm土的含量大于50%的土，在自然界中广泛分布和存在，并可人工开采制得。
粗粒料由于含有大量的粗大颗粒，因此具有较高的抗压强度、较小的沉降变形、较好的透水性能等优点，而且粗粒料一般是就地取材，造价低廉，因此在路基工程、土石坝工程、护岸工程、筑岛工程等被广泛应用。
由于粗粒料的颗粒粒径相对较大，常采用大型三轴试验来认识和了解粗粒料的力学特性，并在此基础上建立描述粗粒料应力应变关系的本构模型，目前已经取得了较为丰富的研究成果。
但由于大型三轴仪尺寸的急剧增大，对设备的技术要求也提高很多，如加载能力、稳压能力、密封性能等，因此相对于黏性土和砂土的研究在很多方面还不是很完善、系统。
对粗粒料力学特性的研究进行了较为深入的分析总结，分析了研究中存在的一些问题，并提出了一些建议。
1 大型三轴试验简介粗粒料的粒径相对较大，透水性较好，因此大三轴试验中较多采用饱和固结排水剪切试验，下文介绍的内容不加说明也都针对大三轴排水剪切试验。
在试验中为保证成果的科学性和合理性，一般要求试样尺寸与试样颗粒最大粒径之比不小于5。
大型三轴试验的试样为圆柱体，尺寸一般采用：直径30cm×高度60cm，试样颗粒的最大粒径为6cm。
土石粗粒料的强度和变形特性的试验研究
第 24 卷
第3期
谢婉丽等. 土石粗粒料的强度和变形特性的试验研究
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性模型[1]等， 试验大都是采用常围压( σ 3 =常数)的三 轴试验方法进行，使得试验确定的应力–应变关系 计算结果与实际工程的应力、变形相差较大。例如， 阿瓜米尔帕砂砾石–堆石面板坝施工期原型观测结 果几乎只为有限元计算结果的 30%～40%，采用不 同本构方程计算的应力、应变结果也不相同 。这 样造成有的工程设计过于保守，有的工程设计又过 于危险，甚至造成工程事故，如大坝渗漏、滑坡、 开裂及路面沉陷、桥头跳车、边坡失稳及房屋沉降 等。由此表明现有的强度公式和本构模型应用在土 石粗粒料上不是太合适，采用常围压( σ 3 =常数)进行 三轴试验确定本构模型参数不符合工程实际。试验 研究表明
2
试验方法
本文的试验工作是在大型三轴压缩仪上完成
的，仪器型号为 T–30–3.0，三轴仪由轴向加载系 统、数据采集和处理系统、周围压力控制系统、体 应变和反压力系统所组成。轴向荷载由油压千斤顶 施加，最大出力为 2 500 kN；试验围压由气水压力
表1 Table 1
材料 600～400 原样 试样 14.5 – 400～200 26.5 – 200～100 13 – 100～60 11 – 60～40 5 18 40～20 10 29
图11主应力空间屈服轨迹fig11yieldtrajectoryprincipalstressspace332粗粒料的弹塑性增量本构模型塑性增量理论12假定土的总应变增量ij分为由可恢复的弹性应变增量和不可恢复的塑性应变增量ijijij10根据塑性增量理论可得klijklijepijkl为弹塑性模量张量即弹塑性刚度矩阵其表达式为cdpqcdpqmnmnklijklrsijklijklep12式12中对于硬化材料采用相关联流动法12用屈服函数对称13cdpqijmnrsijklep14将式913代入式14就可得到弹塑性刚度矩阵epijkl可以直接应用于有限元分析中
考虑粗粒土应变软化特性和剪胀性的本构模型(1)
考虑粗粒土应变软化特性和剪胀性的本构模型作者：孙海忠， 黄茂松， SUN Haizhong， HUANG Maosong作者单位：同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海,200092;同济大学,地下建筑与工程系,上海,200092刊名：同济大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2009，37(6)被引用次数：0次1.Muir D Wood.Belkheiasr K.Liu D F Strain softening and state parameter for sand modeling 1994(02)2.Alonso E E.Ortega Iturralde E F.Romero E E Dilatancy of coarse granular aggregates 20073.Wan R G.Guo P J A simple constitutive model for granular soils:Modified streas-dilatancy approach 1998(02)4.Indraratna B.Ionescu D.Christie H D Shear behavior of railway ballast based on large-scaletriaxial tests 1998(05)5.刘汉龙.秦红玉.高玉峰粗粒料强度和变形的大型三轴试验研究[期刊论文]-岩土力学 2004(10)6.Pietruszczak S.Stolle D Modeling of sand behavior under earthquake excitation 19877.Gaio A.Muir Wood Severn-Trent sand:a kinematic-hardening constitutive model:the q-p formulation 1999(05)8.Ishihara K.Tatsuoka F.Yasuda S Undrained deformation and liquefaction of sand under cyclic stresses 1975(04)9.Bolton M D The strength and dilatancy of sands 1986(01)10.张学言.闫澍旺岩土塑性力学基础 20061.期刊论文孙吉主.施戈亮.SUN Ji-zhu.SHI Ge-liang基于状态参数的粗粒土应变软化和剪胀性模型研究-岩土力学2008,29(11)基于状态参数的概念,将粗粒土峰值应力比和剪胀比视为状态参数的函数,同时考虑初始模量随围压的变化,提出了一个弹塑性模型和模型参数的确定方法.该模型形式较简单,概念清晰,可以描述较大的密度和压力范围内粗粒土的应变软化和剪胀性,以及它们对物理状态和有效围压的依赖性.通过比较模型预测与粗粒土的三轴试验结果,证明了模型的合理性.2.期刊论文陈晓斌.CHEN Xiaobin红砂岩粗粒土剪胀效应大型三轴试验研究-岩石力学与工程学报2010,29(z1)采用大型三轴试验仪,进行不同应力状态下的红砂岩粗粒土三轴试验,研究粗粒土在不同应力状态下的剪胀性和剪胀趋势影响因素.试验研究表明围压对粗粒土的剪胀性具有明显影响,在不同围压状态下,红砂岩粗粒土整体表现为高压剪缩低压剪胀,并且低围压下表现出先剪胀后剪缩趋势.当围压＜200 kPa时,体积增量比dεv/dε1为负值,土样表现为剪胀趋势;当围压＞400 kPa时,体积增量比dεv/dε1在整个剪切过程中为正值,土样表现为剪缩趋势.粗粒土剪胀趋势还随着轴向总应变发展而改变,开始时剪胀明显,随着轴向应变增加剪胀趋势缓减.粗粒土Rowe模型剪胀参数K值离散性较大,充分反映粗粒土剪切过程中粗、细颗粒间变形不协调性,并且随着总应变值ε1的增加,K值离散性减小.本试验结果认为红砂岩粗粒土的Rowe剪胀模型参数K = 20～25.3.学位论文孙海忠粗粒土的本构理论及宏、细观研究2009随着近年来大型工业与民用建筑建设的兴起与大型土石坝的兴建，粗粒土已被广泛应用于交通、水利、港口等工程建设中，粗粒土的工程特性研究已经成为许多专家研究的重点。
粗粒土与结构接触面统一本构模型及试验验证
第27卷 第10期 岩 土 工 程 学 报 Vol.27 No.10 2005年 10月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Oct., 2005 粗粒土与结构接触面统一本构模型及试验验证张 嘎，张建民（清华大学 岩土工程研究所，北京 100084）摘 要：在试验基础上建立了一个可统一描述粗粒土与结构接触面力学特性的本构模型。
提出了新的建模思路，基于试验得到的接触面本构规律建立了模型的数学公式及参数确定方法。
进行了多种法向边界条件下接触面单调和循环剪切试验，采用新建立的模型对试验结果进行了预测，模型预测结果与试验结果吻合良好。
该模型参数易于确定，能够统一地描述包括单调与循环加载条件下接触面的应变软化、剪胀规律、异向性等主要力学特性，能够合理地考虑受载过程中接触面的物态及相应力学特性的演化，能够统一地描述低法向应力到高法向应力范围内接触面的力学响应。
关键词：接触面；本构关系；模型；损伤；弹塑性；试验中图分类号：TU 432 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2005)10–1175–05作者简介：张 嘎(1976– ),男，清华大学工学博士(岩土工程)，讲师，现主要从事岩土工程的理论及工程应用等方面研究。
Unified modeling of soil-structure interface and its test confirmationZHANG Ga, ZHANG Jian-min(Institute of Geotechnical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstrac t: An elasto-plasticity damage constitutive model (EPDI model) was developed to unitedly characterize monotonic and cyclic behavior of interface between structure and coarse grained soil. A new model framework was presented and as a result the formulation and parametes determination of the model were set up based on the constitutive rules from test results. The monotonic and cyclic shear tests of the interface under various normal boundary conditions were conducted and also predicted with EPDI model. The predicted results were in good agreement with the test results. Thus, the effectiveness of EPDI model was confirmed to reasonably describe the fundamental behaviors of the interface, including coupling of shear and volumetric strains, evolution of physical state, aeolotropy of response, and influence of normal stress.Key words: interface; constitutive relationship; model; damage; elasto-plasticity; test0 前 言在土体与结构物静动力相互作用分析中，土与结构接触面的静动力本构模型占有重要地位。
不同细颗粒含量下土的本构模型参数研究
不同细颗粒含量下土的本构模型参数研究摘要：土颗粒的破碎和在渗流作用下颗粒的流失会造成土体中细粒含量的变化。
土体中细颗粒含量的变化对土的力学特性具有巨大的影响。
作为大坝损坏、坍塌事故的主要原因，土体内部细颗粒的流失对土体力学性质、应力-应变特性变化具有显著影响。
本文结合三轴排水实验数据定性分析侵蚀过程，不同细颗粒含量下土体物理特性、应力-应变关系变化特性。
试验表明细颗粒损失越大，剪胀效应越小，应变从剪胀转变为剪缩。
通过下屈服面剑桥模型较好的模拟了土体在未侵蚀与侵蚀后的力学特性，从而得到各种模型参数。
通过建立模型参数与细颗粒含量的关系，得出了模型参数与细颗粒含量之间的定量关系表达式，进而实现颗粒流失对应力应变关系影响的定量描述方法。
关键词：三轴排水实验；应力-应变特性；下屈服面剑桥模型；模型参数，细颗粒含量0 引言当前世界接近三分之一的堤坝损害是由于土体内部的侵蚀导致的[1]。
在堤坝土体中，包含粗颗粒与细颗粒，粗颗粒构成基本骨架，细颗粒能够在通过渗流作用在粗颗粒构成的基本骨架中运动。
管涌是堤坝破坏最常见的形式，且其发展具有很高的随机性与隐蔽性。
管涌发生的原因是大量细颗粒的流失使土体强度与稳定性降低，最终导致土体失稳引起地基的塌陷或者沉降。
导致土体内部侵蚀的原因有很多，主要包括：冲刷、渗流、土体表面侵蚀等。
在侵蚀过程中，细小颗粒的损失导致土体内部颗粒重新排列，并改变颗粒之间的接触方式，通过细颗粒的传力路径减少，增加土体内部孔隙，使得土体内部变得更易渗透，且压缩性增大。
目前很多学者已经对此方面内容进行研究。
进行了3组不同细粒含量（>0.075mm）的粗细粒混合土的固结排水三轴压缩实验，实验发现：围压相同的条件下，细粒含量较高的混合土样应力水平偏低；在低围压下，试样随偏应力的增加而逐渐体积缩小，而细粒含量越高，体积收缩越小[2]。
通过对原状土样进行共振柱和动三轴实验发现，当细粒含量小于30%时，细颗粒（<0.075mm）含量越高，抗液化强度越低，抗液化强度随细粒含量的增加而上升，这与石杰等的结论一致，这主要是由于在细粒含量少于30%时，细颗粒处于粗颗粒所构成的骨架中起到了类似于“滚珠”的作用，起到了缓冲的作用。
粗粒土的工程特性及应用
粗粒土的工程特性及应用粗粒土是一种土壤类型，由于其在工程中的广泛应用，具有重要的工程特性和应用。
下面我将详细介绍一下粗粒土的工程特性和应用。
1. 工程特性：（1）颗粒结构：粗粒土主要由砂和石子组成，其中砂颗粒的大小介于0.075mm 至4.75mm之间。
这种颗粒结构使得粗粒土具有较高的渗透性和排水能力。
（2）密实性：粗粒土的颗粒相对较大，粒间空隙较大，因此其密实度相对较低。
在工程中，粗粒土常用于填充土和路基等需要较高排水性和较低抗压强度的地方。
（3）相对密度：粗粒土的相对密度一般较高，通常在70%以上。
相对密度可以影响土体的力学性质，如抗剪强度、压缩性和液化特性等。
（4）可压缩性：粗粒土相对于细粒土，具有较低的可压缩性。
压缩指标主要受土体初始密实度、颗粒大小、形状和土体含水量等因素的影响。
2. 应用：（1）作为填充材料：粗粒土所具有的较大的颗粒和较高的渗透性使其成为理想的填充材料。
粗粒土可以填充在软基地下以提供承载力，也可以作为路基填料、堤坝填料等。
由于其排水性能好，可以有效减小地基沉降和侧向土压力。
（2）作为过滤材料：粗粒土在水利工程和环境工程中经常用作过滤材料。
通过利用颗粒间的间隙，能够有效过滤悬浮物和细粒土，起到固液分离的作用，提高水质。
（3）作为底座材料：在土建工程中，粗粒土常被用作建筑物的底座材料。
其较大的颗粒可提供较好的承重能力，并具有良好的排水性能，有助于防止地基发生沉降和滑动。
（4）防渗材料：由于粗粒土具有较高的渗透性，可以作为一种防渗材料使用，例如在水源地周围设置排水层，用以防止地下水渗漏。
总结：粗粒土具有较高的渗透性、较低的抗压强度和较弱的可压缩性等特性，这些特性使其在工程实践中得到广泛应用。
粗粒土可以作为填充材料、过滤材料、底座材料和防渗材料等用于不同领域的工程项目中，以满足工程项目的需求。
同时，对于粗粒土的性质特点的深入了解，有助于做好相应的土工设计和土壤处理工作。
粗颗粒土的应力应变特性及其数学描述研究
第 25 卷第 10 期 2004 年 10 月
邓肯认为，与 E-µ 模型相比，E-B 模型假定土 的体积模量随周围压力变化， 而与剪应力水平无关， 大多数土的体变特性可以同样精确地被描述。在高 应力水平时，这个假定提供了一个更合理的描述土 的力学特性的方法[6]。但是，E-B 模型算出的切线 泊松比在应力水平较低时很小，甚至会出现小于 0 的情况，而在应力水平较高时，泊松比则变得较大 并接近其极限值 0.5。这意味着 E-B 模型不可能反 映粗颗粒土在剪切过程中发生的体胀现象，而且， 可能会过高地计算土的体缩。E-B 模型的这一局限 性使得其在三轴试验条件下不能反映粗颗粒土在围 压较低时出现的体胀特性，因此，不能合理地描述 粗颗粒土的体变特性。在土石坝变形计算中，由于
σ3=100 kPa
ε /% (c) 平抛垫底料( ρ d = 2.15 g/cm 3 )
的差别在于对体变的描述不同：E-µ 模型假设轴向 应变 ε1 与侧向应变 ε 3 满足双曲线关系， 而 E-B 模型 则假设体应变 ev 与轴向应变 ε1 满足双曲线关系，由 2 个模型对体变特性的不同假设，可推得不同的切 线泊松比 µ t 的计算公式。本节基于上文对粗颗粒土 力学特性的分析和三轴试验成果，对邓肯-张模型 描述粗颗粒土应力-应变关系尤其是体变特性的合 理性和精度进行讨论。 3.1 切线模量 大量三轴试验成果[1～4]表明，粗颗粒土的抗剪 强度随着围压的增大而增大，一般未表现出明显的 应变软化，(σ1－σ3)与 ε1 的双曲线关系在 (σ1－σ3)达 到峰值前能够较好的成立。 这表明粗颗粒土的强度 和切线模量仍可根据邓肯-张模型来较合理地确定，
工程泥土的物理与力学性质分析与分类研究
工程泥土的物理与力学性质分析与分类研究工程泥土是指在工程建设中所使用的各种土壤。
它是建筑物、道路、桥梁、隧道等工程建设的基础材料。
因此，对工程泥土的物理和力学性质进行分析和分类研究非常重要。
首先，我们需要了解工程泥土的物理性质。
物理性质是指土壤的颗粒大小、密度、孔隙度等方面的特征。
这些特征直接影响着土壤的力学性质。
工程泥土的颗粒大小一般分为粉砂、细砂、中砂、粗砂等级别。
粉砂的颗粒最小，粗砂的颗粒最大。
而密度和孔隙度则是表征土壤空隙率的指标。
密度越大，孔隙度越小，土壤的稳定性就越高。
其次，我们需要了解工程泥土的力学性质。
力学性质是指土壤在外力作用下的响应特征。
这些特征包括抗压强度、抗剪强度、变形特性等。
抗压强度是指土壤在垂直方向上承受外力的能力。
抗剪强度则是指土壤在水平方向上承受外力的能力。
变形特性则是指土壤在外力作用下发生的变形情况。
根据工程泥土的物理和力学性质，我们可以将其分为不同的类型。
常见的工程泥土类型包括黏土、砂土、粉土、淤泥等。
黏土是一种粘性很强的土壤，其颗粒非常细小。
砂土则是一种颗粒较大、排水性较好的土壤。
粉土则是介于黏土和砂土之间的一种土壤类型。
淤泥则是一种水中沉积物，其含水量非常高。
不同类型的工程泥土在工程建设中应用也不同。
例如，在建造高层建筑时，需要使用抗压强度高的黏土作为基础材料。
而在修建道路时，则需要使用排水性好的砂土作为路基材料。
总之，对工程泥土的物理和力学性质进行分析和分类研究对于工程建设至关重要。
只有深入了解不同类型的工程泥土，才能更好地选择合适的材料，并确保工程建设的稳定性和安全性。
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论文范文：粗粒土力学特征与本构模型探究第一章绪论1.1引言从不同的角度出发,很多学者给出了粗粒土的定义,较常用的粗粒土定义为:粒径0.075inm?60mm的颗粒含量(质量比)大于50%的土石混合料⑴。
通常认为,粗粒土的特性研究是建立在细粒土的特性研究基础之上的[2]。
细粒土粒径分布范围较窄,颗粒细小,相同质量或体积内颗粒数量多,比表面积大,亲水性强,水对其工程特性影响较大;而粗粒土粒径分布范围宽,粒径大,亲水性较弱,颗粒组成是决定其工程性质的主要原因,且粗粒土较低围压下也会因剪应力作用和压实而产生破碎现象。
粗、细颗粒土不同的性质使得我们不能将二者同等对待。
作为一种填料,粗粒土具有压实性能好、承载力高、抗剪强度高、填筑密度大、透水性强、沉陷变形小、地震荷载作用下不易产生液化等非常优良的工程特性,已在高速铁路路基、高层建筑物地基、大型水利水电工程中高土石规工程、海港护岸抛石工程、人工筑岛等工程中得到广泛应用。
随着粗粒土的应用越来越广泛,对其工程特性的研究也越来越深入。
自上世纪40年代以来,各国学者开始从仪器设备、试验材料、模拟方法、强度和变形特性、渗透及渗透稳定性、试验资料的整理分析、尺寸效应等方面对粗粒土的工程性质进行了系统性的研究。
尤其是二十世纪60年代以来,各国学者研制了一系列的可用于粗粒土的试验仪器,例如大型三轴剪切仪、大型管涌渗透仪、大型击实仪、大型直剪仪、大型振动密实仪等[3],对粗粒土抗剪切强度特性、渗透特性、压实特性等特性进行了深入分析,提出了很多在工程建设当中具有较好实用价值成果,发挥了重要作用。
但目前一些土力学专著和教科书多是以细粒土为主要研究对象,即使涉及粗粒土的内容,也多限于砂土;虽然也有少量关于粗粒土的著作,且对粗粒土的研究己取得了较大的成就,但还存在诸多难点。
对于粗粒土研究这门学科而言,仍然缺乏全面、系统的论述专著。
对粗粒土的力学特性而言,由于粗粒土粒径范围广,排列方式复杂、存在颗粒破碎效应及剪胀效应,从本质上说是不连续的,其力学性质极其复杂。
对粗粒土的本构关系而言,虽然学者们或直接通过粗粒土的特性直接建立本构关系,或将细粒土本构模型引入、修改作为粗粒土本构模型,但至今还没有一个大家广泛认可的、可用于各种粗粒土的本构模型及破坏准则,所以这些课题都有极大的研究空间。
1.2粗粒土研究现状1.2.1抗剪强度产生机理目前,对于粗粒土抗剪强度的产生机理尚没有统一的数学模型来描述。
很多学者基于各自研究,对于剪切强度产生的机理提出了不同的见解。
主要是以下三种不同解释。
Taylor[4]于1948年,提出了粗粒土抗剪强度机理的两分量学说,认为抗剪强度是由两部分组成的:一是土颗粒间的摩阻力,另外,剪切时土体要发生膨胀而抵抗周围土颗粒相互力作用,需要消耗能量,从而构成了另一部分抗剪强度。
Rowe[5]基于对砂土的研究,通过分析能量平衡方程,认为粗粒土抗剪强度由三部分组成。
一是由于土颗粒滑动摩阻力所发挥的强度;二是由于土颗粒重新定向和重新排列所需能量而发展的强度;三是由于剪胀耗能而发展的强度。
对同一种土料而言,土颗粒的滑动摩擦角都是一样的,抗剪强度主要是由颗粒的重排列、剪胀效应与重新定向作用形成的。
压实度较低时,土料强度主要由颗粒的重新定向作用和重排列所引起,压实度较高时土料强度则主要由剪胀性引起。
粗粒土剪切过程中会产生颗粒破碎现象,Lade和lee[6]认为颗粒破碎对强度的影响类似于Rowe所提出的颗粒重排列和重新定向。
颗粒破碎将吸收能量,而且在高压力下的颗粒破碎会加剧,从而增加了颗粒重新定向和重排列所需能量,强度会随着颗粒破碎率增大而增大。
但是大量试验证明,随着颗粒破碎的加剧,很多粗粒土在剪切时的抗剪强度将不是增大,而是降低了。
概括起来,粗粒土的抗剪强度主要由三部分构成:(1)颗粒间摩擦力所发挥的强度。
该强度是由于土颗粒接触面粗糖不平而产生,不产生明显的剪胀现象。
(2)剪胀效应引起的强度。
颗粒间并非平面接触,而是彼此咬合、交错排列,阻碍了土颗粒间的相对移动。
剪切过程中,土颗粒会向更加稳定的排列方向发展而发生提升、转动、错动、拔出,从而引起颗粒重排列和重新定向。
因此,在克服咬合作用时,会产生剪胀现象。
(3)颗粒破碎引起的强度。
产生颗粒破碎时,粗粒土的承载结构遭到破坏,从而引起颗粒间接触点荷载的重分配,应力集中现象被缓解,形成了更加稳定的结构。
同时,颗粒间粘聚强度变弱,易于颗粒移动,反而阻碍了剪胀效应,因而会降低内摩擦角。
第二章不同粗料含量粗粒土静力特性大型三轴试验研究诸多学者研究表明,粗料含量对粗粒土的强度、变形性质有着很大的影响。
工程实际中,需要得到粗料含量对强度、变形的影响,从而指导具体工程中配置强度达标、变形较小、经济适用的粗粒土土料。
第三章不同压实度粗粒土静力特性大型三轴试验研究 (23)3.1试验土料 (23)3.2试验方案 (23)3.2.1试验仪器 (23)3.2.2试验步骤 (25)3.3试验结果分析 (27)3.4小结 (32)第四章常用模型适用性分析及邓肯-张E-v模型改进 (33)4.1粗粒土常用模型介绍 (33)4.1.1邓肯-张模型 (33)4.1.2 Rowe剪胀模型 (36)4.3邓肯-张E-v模型的改进 (40)4.4小结 (46)第五章改进模型验证分析及其参数讨论 (48)5.1引言 (48)5.2对本文所做三轴试验数据的验证 (48)5.2.1对模型假设的验证 (48)5.2.1对模型效果的验证 (49)5.3对文献[68]中承德中密砂试验数据的验证 (50)5.4对模型参数Z的讨论 (52)5.5小结 (54)结论本论进行了5种不同粗料含量及3种不同压实度土料的静力特性大型三轴试验研究,分析了不同粗料含量及不同压实度对粗粒土静力特性的影响,并依据试验结果提出了改进了的邓肯一张E-v模型。
研究过程中获得以下主要结论:(1)粗料含量与最大干密度呈抛物线关系,粗料含量Ps=52.57%时,击实干密度最大;粗料含量与最优含水率呈线性关系,随粗料含量增多,最优含水率减小。
(2)内聚力c、内摩擦角(p随粗料含量的增大而增大。
粗料含量为30%-50%时,内聚力随粗料含量增加而增长较快;内摩擦角与粗含量基本呈线性增长关系。
(3)所有应力应变关系曲线均为应变硬化型,围压越高,曲线愈陡,应变硬化特性越明显,峰值强度也越大。
随着粗料含量的增加,试样有向应变软化方向发展的趋势,试样剪缩作用逐渐减弱,而剪胀作用逐渐增强,围压越低,剪胀作用越明显。
围压越高,累积体应变越大。
(4)粗粒土压实度大于93%时,土体强度主要决定于周围压力大小,压实度对土体强度影响不大,但增加压实度可以明显减小土体破坏时的累积应变。
(5)邓肯-张模型能很好反映粗粒土应力应变特性,但不能较好反映其变形特性。
Rowe剪胀模型在轴向应变较小时((6)改进的邓肯-张E-v模型沿用了邓肯-张E-v模型中切线弹性模量Et的表达式。
同时认为轴向应变的平方与侧向应变符合过原点的抛物线关系。
(7)改进的邓肯-张E-v模型能够很好反映土体变形特性。
改进模型切线泊松比趋于常数根号L分之一(L为模型常数),低围压切线泊松比增长更为迅速,更易发生剪胀,与试验结果相吻合。
(8)L=4可作为土体有无剪胀性的判定标准,时,土样一定不会发生剪胀现象;Z参考文献:[1]土工试验规程SL237-1999[M].北京:中国水利水电出版社,1999.[2]粗粒料大三轴试验研究进展刘萌成,高玉峰,刘汉龙,费康(河海大学岩土工程研究所,江苏南京.[3]邬爱清,柳赋铮.岩石力学试验技术及其工程应用的进展[A].见:中国岩石力学与工程学会主编,第六次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C].北京:中国科学技术出版社,武汉,2001,11,31-35.[4]D. W Taylor, Fundamentals soil Mechanics[M]. JohnWiley&Sons,Inc. 1948.[5]P.W.Rowe, The Stress-Dilatailcy Relations for Static Equilibrium of an Assemblyof Panicles in Contact. Prec. [J].Royal Society. London, Series A1962,269:500-527.[6]K.L.Lee and H.B. Seed. Drained strength Characteristics of Sand [J], Journal ofthe Soil Mechanics and Foundations Division.ASCE. 1976,93?No.SM6.[7]郭庆国.粗粒土的工程特性及应用[M].郑州:黄河水利出版社,1998[8]De.Mello,V.B.B(1977).Reflection on decisions of practical significance toembankment dom construction, 17th Rankine lecture.Ceteohnigue.27.No3,281-354.[9]王朝东,潘招湘,喻小生.在普通土大三轴仪上进行土的应力路径试验的探讨[J].岩土力学,1991,12(1):57-63[10]梁军.不同应力路径堆石料的抗剪强度特性[J].四川水利,1996,17(4):32-37.。