軟粘土非共軸特性的試驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)的塑性理論一般采用正交流動法則，然而許多學者通過試驗和數(shù)值方法發(fā)現(xiàn)了土體的非共軸現(xiàn)象，即某一點的塑性主應變增量方向并不與主應力方向一致，這種現(xiàn)象在主應力軸旋轉等復雜應力路徑條件下更為顯著。非共軸現(xiàn)象的重要性已經(jīng)得到了巖土工程界的廣泛認可，如果忽略其影響將會使工程結構的設計安全性大大降低。以往的相關研究多數(shù)是針對砂土進行的，軟粘土的非共軸特性研究較少。鑒于此，本文采用浙江大學空心圓柱扭剪儀對杭州軟粘土的非共軸特性進行了一系列試驗研究，

2、主要探討復雜應力路徑下軟粘土的應力應變關系、非共軸特性及其影響因素。主要工作和成果如下:
　　(1)在以往的非共軸研究中，許多學者將注意力放在了主應變增量方向與主應力方向的不一致上，然而非共軸特性應該是塑性主應變增量方向與主應力方向的夾角。因此，本文在前人的基礎上，進一步明確了非共軸角的定義。
　　(2)為了探討塑性主應變增量的方向，應該將塑性應變從總應變中分離出來，這就需要獲得土體的彈性模量，進而算出土體的彈性應變。因此本

3、文首先進行了定向剪切和主應力軸雙向循環(huán)旋轉試驗，從而探討原狀與重塑軟粘土的彈性模量并為后文的塑性應變及非共軸研究做準備。試驗發(fā)現(xiàn)對原狀軟粘土而言，雖然應力路徑不同，但是所得到的彈性模量和剪切剛度卻基本一致。
　　(3)定向剪切條件下軟粘土的非共軸角相對較小。當α=0°和90°時，非共軸角基本保持在0°附近。而當α=30。，45°和60°時，非共軸角在開始時較大，之后隨剪應力的增加逐漸減小致0°附近，最后又迅速增加，破壞時其非共軸角

4、并不為0°，且塑性主應變增量往45°方向偏離。定向剪切時如果不考慮彈性應變的影響，則會低估軟粘土的非共軸特性，該應力路徑下重塑土的非共軸角比原狀土的要小。
　　(4)主應力軸旋轉條件下，軟粘土中存在較為顯著的應力-應變滯后現(xiàn)象，軟粘土的非共軸特性非常顯著。非共軸角隨著主應力方向角的增加而循環(huán)波動變化，且周期約為90°。如果不考慮彈性應變的影響將高估土體的非共軸特性，彈性應變對加載起始時刻的非共軸角影響很大。中主應力系數(shù)越大，非共軸

5、角越小。偏應力水平并不影響非共軸角波動特性，但會影響非共軸角的發(fā)展趨勢。
　　(5)主應力軸旋轉條件下重塑軟粘土也存在顯著的非共軸現(xiàn)象，其非共軸角的波動特性與原狀土的相似，但是其非共軸程度小于原狀土。非共軸角的波動特性與土體的次生各向異性密切相關，但原生各向異性會使其非共軸現(xiàn)象更有顯著。這也說明軟粘土的非共軸特性并非完全由土體的初始各向異性所決定，次生各向異性對非共軸角的影響也非常大。在已有研究基礎上，通過建立塑性主應變增量方向與