平面應(yīng)變條件下黃土結(jié)構(gòu)性與力學(xué)特性的研究及應(yīng)用.pdf

1、黃土工程中許多問題符合平面應(yīng)變條件，如黃土基坑工程，可以將基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)與被支擋土體近似為平面應(yīng)變土工問題。然而基坑工程被支護(hù)的黃土具有顯著的結(jié)構(gòu)性與濕陷性，因此，開展平面應(yīng)變條件下黃土的結(jié)構(gòu)性力學(xué)特性研究，對(duì)于正確分析和評(píng)價(jià)黃土基坑工程問題具有重要的理論與實(shí)際意義。本文以黃土結(jié)構(gòu)性研究和西安理工大學(xué)開發(fā)的新型真三軸儀為基礎(chǔ)，在改造真三軸壓力室加載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平面應(yīng)變真三軸壓縮應(yīng)力條件的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行了黃土的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)分析，以及平面應(yīng)

2、變條件下黃土應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)變化規(guī)律研究，建立了平面應(yīng)變應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。然后，比較分析了平面應(yīng)變應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)與黃土強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系。再將平面應(yīng)變應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)和結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度關(guān)系應(yīng)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(hù)結(jié)構(gòu)土壓力、被支護(hù)黃土體結(jié)構(gòu)性參數(shù)分布規(guī)律、擋土墻土壓力與墻背土體結(jié)構(gòu)性參數(shù)分布確定的剪切滑移帶，得到了結(jié)構(gòu)性衰減條件下圍護(hù)結(jié)構(gòu)與擋土墻土壓力分布規(guī)

3、律。初步實(shí)現(xiàn)了黃土結(jié)構(gòu)性在基坑開挖穩(wěn)定性分析方面的應(yīng)用。研究表明：
　　 1)通過四個(gè)含水率、四個(gè)圍壓下黃土的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，分析了黃土平面應(yīng)變條件下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及強(qiáng)度特性，表明平面應(yīng)變條件下黃土的強(qiáng)度明顯大于常規(guī)三軸試驗(yàn)條件下黃土的強(qiáng)度；
　　 2)通過原狀黃土、重塑黃土與飽和黃土的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，分析了應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)變化規(guī)律以及平面應(yīng)變條件下強(qiáng)度指標(biāo)隨應(yīng)力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)的變化規(guī)律，表明黃土結(jié)構(gòu)性參數(shù)隨粘聚力近似呈雙曲線關(guān)

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