平面應變條件下黃土結構性與力學特性的研究及應用.pdf

1、黃土工程中許多問題符合平面應變條件，如黃土基坑工程，可以將基坑工程圍護結構與被支擋土體近似為平面應變土工問題。然而基坑工程被支護的黃土具有顯著的結構性與濕陷性，因此，開展平面應變條件下黃土的結構性力學特性研究，對于正確分析和評價黃土基坑工程問題具有重要的理論與實際意義。本文以黃土結構性研究和西安理工大學開發(fā)的新型真三軸儀為基礎，在改造真三軸壓力室加載機構實現(xiàn)平面應變真三軸壓縮應力條件的基礎上，首先進行了黃土的平面應變試驗分析，以及平面應

2、變條件下黃土應力比結構性參數(shù)變化規(guī)律研究，建立了平面應變應力比結構性參數(shù)的數(shù)學模型。然后，比較分析了平面應變應力比結構性參數(shù)與黃土強度指標之間的關系。再將平面應變應力比結構性參數(shù)和結構性強度關系應用Fish語言引入Flac-3D巖土分析軟件，通過擋土墻和黃土基坑數(shù)值建模分析，揭示了深基坑圍護結構土壓力、被支護黃土體結構性參數(shù)分布規(guī)律、擋土墻土壓力與墻背土體結構性參數(shù)分布確定的剪切滑移帶，得到了結構性衰減條件下圍護結構與擋土墻土壓力分布規(guī)

3、律。初步實現(xiàn)了黃土結構性在基坑開挖穩(wěn)定性分析方面的應用。研究表明：
　　 1)通過四個含水率、四個圍壓下黃土的平面應變試驗，分析了黃土平面應變條件下應力應變關系及強度特性，表明平面應變條件下黃土的強度明顯大于常規(guī)三軸試驗條件下黃土的強度；
　　 2)通過原狀黃土、重塑黃土與飽和黃土的平面應變試驗，分析了應力比結構性參數(shù)變化規(guī)律以及平面應變條件下強度指標隨應力比結構性參數(shù)的變化規(guī)律，表明黃土結構性參數(shù)隨粘聚力近似呈雙曲線關

4、系；其摩擦角基本保持不變。同時建立了結構性參數(shù)和固結圍壓、含水率和廣義剪應變之間的函數(shù)關系；
　　 3)將黃土結構性參數(shù)與強度參數(shù)的關系引入到數(shù)值計算中，分析表明其較未考慮結構性變化時基坑側壁墻后土體和基坑坑底土體的位移明顯增大；考慮結構性變化時基坑側壁土體結構性參數(shù)出現(xiàn)明顯的滑帶，進行了考慮結構性坑壁穩(wěn)定性分析；最后通過對比分析是否考慮結構性的連續(xù)墻結構性參數(shù)，揭示了在考慮結構性衰減時墻后土體的主動土壓力要大于不考慮時的，而被