基于有效应力的土体强度和变形颗粒尺度效应试验分析

发布时间：2024-04-13 19:08

　　土是岩石在大自然中,经过长期的风化、侵蚀、沉积等地质作用下形成的,其粒径分布从几微米至数十厘米的范围约6个尺度量,使土体具有不同尺度层次的颗粒和结构。土体力学行为涉及多个尺度层次颗粒和结构的相互作用,对跨尺度层次颗粒群集成的土体宏观力学性质产生重大影响。土颗粒界面的力学性质与内部性质完全不同,在外力作用下界面容易产生滑动与分离,引发土体内部出现不均匀的微细观间断变形,最终在宏观层面上表现出非连续性非均匀性。传统土力学是建立在土体是连续性均匀性的基础上,这不符合实际情况。如果能从根源的尺度出发,建立多尺度多层次耦合力学特征的模型去模拟土体非连续性的颗粒尺度效应,将能更接近的描述土体的受力状态。本文基于微细观机制的应变梯度理论,以粒径小于0.075mm的粘土颗粒、粒径大于0.075mm石英砂和孔隙水组合而成的胞元土体为载体,进行一系列渗透试验、直剪试验、三轴试验,探讨土体介质基于有效应力的强度与变形的颗粒尺度效应规律,并与基于总应力下的颗粒尺度效应规律进行对比分析,最后将试验结果与土体胞元模型预测值对比,分析模型的适用性。本文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)制备一系列不同加强颗粒体分...

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图1-1土体胞元模型

华南理工大学硕士学位论文李哲[1]（2010）、马文旭[33]（2011）、何智威[34]（2012）将粒径小于0.075mm的当作基体材料，粒径小于0.075mm的土体颗粒当作加强颗粒材料。基体颗粒材聚效应为主的粘土颗粒，加强颗粒材料选用摩擦效应为主的石英砂，基体颗粒强....

图1-2土体多尺度框架体系示意图

图1-1土体胞元模型基体颗粒以粘聚效应为主，反映土体颗粒结构特征；细体-加强颗粒间的相互作用力，是具有土体内部微细观由细观土体胞元构成，展现了一系列应力—应变关系等作为载体，实现了微观层次物理特性与宏观力学特征的合。多尺度框架体系如图1-2所示

图1-3土体协调微裂纹

（a）土体压缩协调微裂纹（b）土体剪切协调微裂纹图1-3土体协调微裂纹胞元土体是由两相颗粒材料构成，以粘聚效应为主的基体颗粒材料在微观尺度上的变形连续，在外荷载作用下，可视为基体发生连续性变形；而加强颗粒的变形模量远大于基体颗粒，不发生变形但可以发生平移和转动。随着剪切应变....

图2-1粘土处理过程

（c）碾压磨碎（d）收集图2-1粘土处理过程采用液、塑限联合测定仪测定粘土颗粒的液塑限，采用比重瓶法测定粘土颗粒的重，如图2-2（a）所示；粘土颗粒的基本物理参数见表2-1。（a）测液塑限（b）测比重图2-2测定土体颗粒的比重

本文编号：3953488