非飽和土試樣優(yōu)選及循環(huán)荷載作用下的變形特性研究.pdf

1、博士學(xué)位論文非飽和土試樣優(yōu)選及循環(huán)荷載作用下的變形特性研究AStudyonUnsaturatedSpecimensOptimizationandDeformationCharacteristicunderCyclicLoading學(xué)號(hào)：10806045完成日期：2Q!三生魚旦!旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要無論是受不斷出現(xiàn)的實(shí)際工程問題的驅(qū)使還是遵循從簡單到復(fù)雜的科學(xué)發(fā)

2、展規(guī)律，當(dāng)前土力學(xué)研究的焦點(diǎn)已轉(zhuǎn)向更為廣泛也更具代表性的非飽和土領(lǐng)域。目前，基于重塑試樣的室內(nèi)試驗(yàn)是研究非飽和土的主要手段之一，而對(duì)于試驗(yàn)設(shè)備昂貴、試驗(yàn)耗時(shí)嚴(yán)重的非飽和土研究，試樣是否均一已成為非飽和土試驗(yàn)結(jié)果能否有效應(yīng)用與分析、研究的關(guān)鍵性問題。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為相同制樣條件下的重塑試樣都是均一的，但這些試樣在非飽和條件下卻可能因孔隙結(jié)構(gòu)的不同而產(chǎn)生差異，而這種差異在實(shí)際研究中并未考慮。本文從理論分析出發(fā)，通過壓力板儀測量多個(gè)試樣的土水特征

3、曲線(SWCC)，確定相同基質(zhì)吸力下試樣的平衡飽和度存在差異，即試樣在非飽和狀態(tài)下并不均一；根據(jù)直剪試驗(yàn)確定試樣平衡飽和度差異將對(duì)試樣的力學(xué)性質(zhì)造成影響；通過調(diào)整初始制樣條件，改善試樣均一性，分析土水特征曲線的變化以及試樣尺寸的影響，并對(duì)試驗(yàn)過程中影響土水特征曲線的各種因素進(jìn)行分析總結(jié)；綜合考慮脫濕試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果，分析飽和度時(shí)間關(guān)系曲線與非飽和土試樣力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，根據(jù)研究成果提出非飽和土試樣均一性的判別準(zhǔn)則；根據(jù)非

4、飽和土試樣均一性的判別準(zhǔn)則對(duì)試樣進(jìn)行優(yōu)選，采用二次改進(jìn)的“土工靜力動(dòng)力液壓三軸扭轉(zhuǎn)多功能剪切儀”對(duì)優(yōu)選試樣進(jìn)行循環(huán)加載試驗(yàn)，分析循環(huán)荷載作用下非飽和土試樣的累積變形、動(dòng)孔隙水壓力、體變等與循環(huán)應(yīng)力、基質(zhì)吸力、固結(jié)壓力的關(guān)系。基于上述研究，得到如下結(jié)論：(1)通過雙孔隙模型，從理論角度分析得出同一基質(zhì)吸力下試樣可能具有明顯不同的平衡飽和度；對(duì)四個(gè)三軸試樣的SWCC進(jìn)行對(duì)比分析，證實(shí)平衡飽和度差異的確存在。擬合結(jié)果表明由于引入修正系數(shù)C(∽

5、，因此Fredlund&Xing模型更為合理。基于壓力板儀與直剪儀的組合試驗(yàn)證實(shí)平衡飽和度差異對(duì)試樣的力學(xué)性質(zhì)將產(chǎn)生影響，因此必須重視平衡飽和度差異的影響。(2)通過改變試樣的初始條件，可以在一定程度上減弱試樣差異性對(duì)SWCC的影響，即試樣均一性提高，但是這種試樣差異性仍難以消除。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果表明：顆粒級(jí)配不良也將引起孔隙分布不均，導(dǎo)致在一定基質(zhì)吸力范圍內(nèi)SWCC的差異明顯；蒸發(fā)效應(yīng)在壓力板儀試驗(yàn)中持續(xù)存在，并在平衡后期成為失水的重要