压实粘性土断裂破坏性状及其判定准则研究

发布时间：2017-04-25 16:23

  本文关键词：压实粘性土断裂破坏性状及其判定准则研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在用传统分析方法研究开裂粘性土坡的稳定性问题时,由于不能考虑裂缝的不连续性和裂缝端部的应力奇异性,很难获得准确认识,但是采用断裂力学的方法进行分析为其提供了新的思路。本文以粘性土为研究对象,从断裂力学的角度出发,采用改进的I型、II型和I-II型断裂试验方法进行试验,研究了裂缝深度、含水率、干密度等因素对断裂韧度的影响特性,揭示粘性土断裂破坏机理,提出了断裂判定准则,并采用数值模拟方法分析了裂缝深度和裂缝位置,并对裂缝影响下的均质粘性土坡稳定性进行了探讨。本文主要的研究工作和成果如下:(1)采用改进的三点弯曲试验方法,将试样绕其长边旋转90度,放置于带万向轮的有机玻璃板上进行支撑,采用水平向加载的方式进行试验,研究了土体I型断裂破坏特性,揭示了裂缝深度、含砂量、干密度、含水率和预制裂缝尖端形态等因素对断裂韧度的影响机理。试验结果表明,当预制裂缝深度为1.5cm~3cm时,断裂韧度值为真值;随着试样含砂量的增加,断裂韧度值出现减小的趋势;含水率的不同会影响土体的包膜结构和团粒结构,存在一个含水率使得断裂韧度值最大;断裂韧度值随着干密度的增加而增加;裂缝尖端处的形态越尖锐,断裂韧度值越低。(2)采用类似于直剪试验的方式,研究了土体II型断裂破坏特性,揭示了裂缝深度、含砂量、干密度、加载速率、含水率和预制裂缝尖端形态等因素对断裂韧度的影响机理。试验结果表明,当预制裂缝深度为5cm~7cm时,断裂韧度值为真值;随着试样的含砂量增加,断裂韧度值出现先增大后降低的趋势;含水率的不同会影响土体的包膜结构和团粒结构,存在一个含水率使得断裂韧度值最大,存在一个含砂量使得砂砾和粘土颗粒的抗剪切破坏作用最强,断裂韧度值最大;在一定范围内,掺入的砂砾粒径越大,断裂韧度值也越大断;加载速率对土体断裂韧度值影响不明显;断裂韧度值随着干密度的增加而增加;存在一个含水率使得断裂韧度值最大;裂缝尖端处的形态越尖锐,断裂韧度值越低。(3)采用改进的非对称四点弯曲方法,将试样绕其长边旋转90度,放置于带万向轮的有机玻璃板上进行支撑,采用水平向加载的方式进行试验,研究土体的I-II复合型断裂破坏特性,提出所研究土体的断裂判定准则。(4)采用ABAQUS分析了裂缝状态不同时,均质土坡的断裂参数,利用本文提出的断裂判定准对裂缝稳定性进行判定,研究了裂缝倾斜角、裂缝深度和位置对边坡稳定性的影响,得出了临界扩展深度和最易开裂的位置。
【关键词】：Ⅰ型断裂 Ⅱ型断裂 Ⅰ-Ⅱ 型断裂 断裂韧度 断裂破坏准则
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 问题的提出9-10
• 1.2 国内外研究现状10-21
• 1.2.1 裂缝的产生机理10-11
• 1.2.2 土体断裂性状试验研究方法11-15
• 1.2.3 土体断裂性状的数值模拟方法15-18
• 1.2.4 应力强度因子计算方法18-20
• 1.2.5 断裂力学在分析土坡稳定问题中的应用20-21
• 1.3 本文研究内容21-22
• 1.4 本文研究采用的技术路线22-24
• 第二章 压实粘性土Ⅰ型断裂特性研究24-51
• 2.1 概述24
• 2.2 试验原理24-25
• 2.3 试验仪器25-27
• 2.4 试验土料27-31
• 2.4.1 颗粒级配27-28
• 2.4.2 压实特性28-31
• 2.5 试验方法31
• 2.6 Ⅰ型断裂特性31-49
• 2.6.1 裂缝深度对土体Ⅰ型断裂韧度的影响31-36
• 2.6.2 含砂量对土体Ⅰ型断裂韧度的影响36-40
• 2.6.3 含水率对土体Ⅰ型断裂韧度的影响40-42
• 2.6.4 干密度对土体Ⅰ型断裂韧度的影响42-44
• 2.6.5 裂缝尖端形态对土体Ⅰ型断裂韧度的影响44-49
• 2.7 本章小结49-51
• 第三章 压实粘性土Ⅱ型断裂特性研究51-84
• 3.1 概述51
• 3.2 试验原理51-52
• 3.3 试验仪器52-54
• 3.4 试验方法54
• 3.5 试验土料54
• 3.6 Ⅱ型断裂特性54-82
• 3.6.1 裂缝深度对土体Ⅱ型断裂韧度的影响55-59
• 3.6.2 含砂量对土体Ⅱ型断裂韧度的影响59-62
• 3.6.3 含水率对土体Ⅱ型断裂韧度的影响62-64
• 3.6.4 干密度对土体Ⅱ型断裂韧度的影响64-66
• 3.6.5 加载速率对土体Ⅱ型断裂韧度的影响66-68
• 3.6.6 掺砾颗粒大小对土体Ⅱ型断裂韧度的影响68-73
• 3.6.7 裂缝尖端形态对土体Ⅱ型断裂韧度的影响73-75
• 3.6.8 土体Ⅱ型断裂韧度与抗剪强度的关系75-82
• 3.7 本章小结82-84
• 第四章 压实粘性土I-II复合型断裂特性研究84-93
• 4.1 概述84
• 4.2 I-II复合型试验原理84-85
• 4.3 试验仪器85-86
• 4.4 试验土料86
• 4.5 试验方法86-87
• 4.6 I-II复合型断裂特性87-92
• 4.7 本章小结92-93
• 第五章 粘性土断裂性状在开裂土坡稳定性分析中的应用93-104
• 5.1 概述93
• 5.2 模型的建立和单元类型的选择93-94
• 5.3 数据处理94-95
• 5.4 裂缝存在对边坡的影响95-98
• 5.5 开裂粘性土坡的临界裂缝深度98-99
• 5.6 边坡坡顶最易开裂的位置99-100
• 5.7 裂缝倾角对边坡稳定性的影响100-103
• 5.8 本章小结103-104
• 第六章 总结与展望104-107
• 6.1 全文总结104-105
• 6.2 研究展望105-107
• 参考文献107-117
• 致谢117-118
• 攻读学位期间取得的研究成果118

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本文编号：326640