咸阳黄土动力特性及其损伤规律研究

发布时间：2017-05-12 23:07

  本文关键词：咸阳黄土动力特性及其损伤规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄土是在我国广泛分布的一种特殊土体,主要分布在西北的黄土高原地区,该区为地震活动多发带且地震烈度较高,历史上的地震诱发地质问题如滑坡与崩塌、震陷变形与液化、地裂缝、地基和基础的沉陷变形等众多灾害给当地的社会和经济发展造成了许多重大损失。随着我国西部经济和社会的发展,各种大型工程越来越多,对黄土动力特性研究的必要性更为显著。黄土动力特性问题涉及的内容多、范围广,国内外的专家学者多从含水率、密度、加荷频率及实验结果的处理方法等因素对黄土动力特性的影响做了一系列研究,而针对不同类型荷载下黄土的动力特性及强度损伤规律涉及较少。本文以国家自然科学基金项目“典型黄土在不同类型动荷作用下微观结构及强度演化规律研究”为依托,在测试试样基本物理力学性质的基础上,对取自咸阳地区的黄土试样分别进行正弦波、方波的分级加载动三轴试验,分析了围压、固结比、荷载类型对其动力特性的影响;然后通过FLAC3D模拟动荷载过程中试样应力分布区和塑性区的演变,并与试验现象进行对比,分析了动荷载过程中咸阳黄土的破坏变形机理;最后通过线性累积损伤变量理论分析了正弦波、方波荷载作用下动弹模量随累积损伤变量的变化规律并对其原因进行了探讨。研究发现,正弦波荷载和方波荷载作用下的咸阳黄土动本构曲线都具有明显的非线性特征,可用Hardin-Drnevich的双曲线模型来描述。固结比、围压、动荷载类型都对咸阳黄土的动力特性具有相应影响。数值模拟结果显示,模型相对受拉的区域、剪应力分布区主要在模型的中下部,从而解释了试验中试样中下部破坏较为严重的原因。由应力云图和塑性区分布图发现随振次增加,剪应力和拉应力的累积作用导致试样中下部失去动强度而发生破坏。与正弦波荷载相比,方波荷载作用下的模型中下部受剪应力和相对的拉应力作用的效果更明显,更易达到破坏的状态。在动荷载作用下,咸阳黄土动弹模量随试样的损伤累积逐渐减小,最终趋于定值,损伤累积量与动弹模量呈近似的幂函数的关系。相对方波荷载,正弦波荷载作用下的动弹模量在损伤度较小时可趋于定值。累积损伤变量相同时,随固结压力的增大,对应的动弹模量相应增大;对于固结应力状态相同的试样,正弦波荷载作用下的动弹模量大于方波作用下的动弹模量。
【关键词】：咸阳黄土 动力特性 FLAC~(3D) 损伤规律
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.131
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景和意义12-14
• 1.2 研究现状14-18
• 1.2.1 黄土动力特性研究现状14-16
• 1.2.2 动力数值模拟研究现状16-17
• 1.2.3 动强度损伤研究现状17-18
• 1.3 存在的问题18-19
• 1.4 本文研究内容及技术路线19-21
• 第二章 咸阳黄土在不同类型荷载下的动力特性研究21-47
• 2.1 试样的基本性质指标21-24
• 2.1.1 试验土样来源21-22
• 2.1.2 试验土样的物质成分22-23
• 2.1.3 试验土样的物理力学性质23-24
• 2.2 试验加荷方案24-27
• 2.2.1 试验仪器介绍及试样制备24-25
• 2.2.2 加荷方案的确定25-27
• 2.3 试样动力特性分析27-45
• 2.3.1 试样动应力~动应变关系分析27-34
• 2.3.2 试样动弹性模量分析34-37
• 2.3.3 试样阻尼比分析37-42
• 2.3.4 试样动强度特征分析42-45
• 2.4 本章小结45-47
• 第三章 咸阳黄土在不同类型动荷载作用下的数值模拟分析47-54
• 3.1 引言47-49
• 3.2 数值模型的建立49-50
• 3.2.1 几何模型49
• 3.2.2 动力计算本构模型49-50
• 3.2.3 施加边界条件50
• 3.3 动力响应数值模拟结果及分析50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 咸阳黄土在动荷载作用下强度损伤规律研究54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 动力损伤的定义54-56
• 4.3 动力损伤的计算56
• 4.4 动模量随损伤的变化56-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 结论与展望62-65
• 5.1 结论62-63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-71
• 攻读学位期间所取得的科研成果71-72
• 致谢72-73

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