Q2黃土強(qiáng)度、變形與損傷特性的真三軸試驗(yàn)研究.pdf

1、Q2黃土是中更新世沉積具有弱濕陷性和結(jié)構(gòu)性的粘性土。本文在驗(yàn)證西安理工大學(xué)新型真三軸儀的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了不同固結(jié)圍壓、含水量和中主應(yīng)力比下Q2黃土的真三軸試驗(yàn),研究了不同含水率黃土的變形、強(qiáng)度與剪切損傷特性,揭示了不同應(yīng)力路徑下Q2黃土的應(yīng)力應(yīng)變特性及應(yīng)力空間強(qiáng)度破壞面。基于全量剪切模量的變化,建立了一個(gè)能反映損傷特性的損傷因子;分析了含水率、固結(jié)圍壓、應(yīng)力路徑和剪應(yīng)變發(fā)展引起原生結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷變化的特征。得到了如下結(jié)論：(1)四種試驗(yàn)的對(duì)

2、比分析,驗(yàn)證了西安理工大學(xué)自主開(kāi)發(fā)真三軸儀測(cè)試結(jié)果的可靠性。即①同一應(yīng)力路徑下五次重復(fù)試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線基本趨于一致。②軸對(duì)稱應(yīng)力條件下常規(guī)三軸與真三軸試驗(yàn)測(cè)試應(yīng)力應(yīng)變的曲線近似一致。③軸對(duì)稱應(yīng)力路徑下不同干密度重塑土的真三軸試驗(yàn)測(cè)試確定的強(qiáng)度線及參數(shù)具有合理性。④不同剪切速率條件下測(cè)試結(jié)果的變化反映了儀器的靈敏性。(2)通過(guò)四個(gè)含水率、五個(gè)中主應(yīng)力比、四個(gè)不同固結(jié)圍壓下的Q2黃土真三軸試驗(yàn),分析了復(fù)雜應(yīng)力條件下不同含水率、中主應(yīng)力比率

3、和固結(jié)圍壓條件下Q2黃土的非線性應(yīng)力應(yīng)變特性。表明低含水率及固結(jié)圍壓條件下,隨著中主應(yīng)力比率的增大,應(yīng)力應(yīng)變曲線由強(qiáng)軟化型逐漸轉(zhuǎn)化為弱軟化型或弱硬化型；同一固結(jié)圍壓及中主應(yīng)力比率條件下,隨著含水率的增大,應(yīng)力應(yīng)變曲線由弱硬化型或弱軟化型轉(zhuǎn)化為硬化型;同一含水率及中主應(yīng)力比率條件下,隨著固結(jié)應(yīng)力增大,應(yīng)力應(yīng)變曲線由軟化型轉(zhuǎn)化為強(qiáng)硬化型。(3)分析了不同含水率Q2黃土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)的變化規(guī)律及π平面上的破壞軌跡。當(dāng)Q2黃土處于低含水量狀態(tài)時(shí)

4、,其粘聚強(qiáng)度高,隨著b的增大,當(dāng)b從0增加到0.25時(shí),土的粘聚力明顯降低,內(nèi)摩擦角(?)顯著增大,當(dāng)b從0.25增加到1時(shí),土體的粘聚力c開(kāi)始緩慢增長(zhǎng),內(nèi)摩擦(?)基本不再增加,在后期甚至出現(xiàn)降低；隨著含水量增加,這一變化規(guī)律發(fā)生了明顯的改變,隨著b從0增加到0.25,土樣的粘聚力明顯的在增加,當(dāng)?shù)竭_(dá)0.3左右時(shí),接近其峰值,隨后,應(yīng)力比b雖在增加,但粘聚力卻在一直緩慢的降低；內(nèi)摩擦角的變化規(guī)律與粘聚力卻相反。在同一含水量下隨著平均球

5、應(yīng)力的增加,π平面上的強(qiáng)度破壞面向外逐漸擴(kuò)展,是一簇形狀近似的曲線；同一固結(jié)圍壓下,隨著含水率的增大,破壞面逐漸向內(nèi)收縮。(4)基于不同含水率、不同中主應(yīng)力比、不同固結(jié)圍壓下Q2黃土全量剪切模量的變化規(guī)律,揭示了Q2黃土損傷演化發(fā)展特性。同一固結(jié)圍壓、含水量條件下,不同中主應(yīng)力比時(shí)損傷比變化曲線均趨于1,當(dāng)中主應(yīng)力比b較小時(shí),初始剪切損傷比Ψ較小；同一含水量條件下,隨著固結(jié)圍壓增大,初始剪切損傷比逐漸減??；同一固結(jié)圍壓下,隨著含水量增大