電阻率結構模型理論的土力學應用研究.pdf

1、本文引入一種無損有效、方便快捷、連續(xù)經(jīng)濟的新型量化土結構法——電阻率法,來研究土的微結構,并將其應用于土力學模型分析中.論文首先對土電阻率結構模型理論的電學原理、電阻率結構參數(shù)平均結構因子F、各向異性系數(shù)A、平均形狀因子f的測定方法和物理含義、模型理論的研究現(xiàn)狀、工程應用情況、現(xiàn)存問題及其應用前景等作了全面闡述.隨后介紹了自行研制的土工電阻率測試系統(tǒng).在此基礎上建立了地區(qū)性膨脹土、水泥土、海相軟土的基本電阻率模型,并指出了膨脹土、軟土電

2、阻率結構參數(shù)的獲取、電阻率模型的特點,提出了適用于該類型土的平均表觀結構因子F<,a>概念.論文主要研究成果包括:(1)系統(tǒng)研究了膨脹土、膨脹改良土在膨脹過程中的電阻率結構特性指標——平均表觀結構因子F<,a>、各向異性系數(shù)A、平均形狀因子f變化的基本規(guī)律,建立了描述其在膨脹過程中結構變化的電阻率評價體系,探討了土樣的膨脹特性與其電阻率結構特性指標的相互關系.并指出土樣的初始綜合結構因子M<,0>可用來預估最終膨脹量,且M/M<,0>可

3、作為表征膨脹土膨脹性能的一項指標,來描述土樣膨脹性強弱,進行土樣膨脹過程中膨脹量的預測.(2)研究了不同齡期、不同配方下的水泥土宏觀力學指標與其電阻率微結構參數(shù)——平均結構因子F、各向異性系數(shù)A、平均形狀因子f的緊密相關關系,揭示了水泥土芯樣在無側限抗壓過程中強度破壞的內(nèi)在微觀機理.建立了用初始綜合結構因子M<,0>評估水泥土的強度、變形方法.(3)定量描述了軟土固結壓縮過程中電阻率微結構參數(shù)F<,a>、A、f的變化規(guī)律.揭示了無側限抗

4、壓過程中軟土剪切帶形成和軟土一維蠕變的微觀機理,得到了海相軟土在荷載下產(chǎn)生的蠕變與其微結構之間內(nèi)在的緊密關系,提出了用電阻率結構綜合因子M=F<,a><'2>A/f來預估蠕變量的方法.定量描述了原狀軟土在固結、剪切過程中,其微結構特征的變化規(guī)律,并探討了三軸等向固結、排水剪切破壞后,原狀土樣的微結構參數(shù)Fa、A、f與圍壓的相關關系,從微觀角度揭示了原狀軟士塑性體應變、塑性偏應變硬化機制.指出綜合結構因子M=F<,a><'2>A/f是一個

5、較全面的結構參數(shù),不僅可反映土樣結構發(fā)生變化后,其電阻率結構指標的變化情況,而且還可反映土的綜合結構連接強度.進一步分析得出M可作為描述膨脹土、水泥土、海相軟土結構的定量指標.(4)運用電阻率結構模型理論進行海相軟土結構性本構模型構建.在EVP模型的基礎上,建立了連云港海相軟土一維結構性蠕變模型.并在前人研究基礎上,提出了連云港海相軟土結構性彈塑性模型.該模型將宏觀應力應變關系與微結構量化參數(shù)——綜合結構因子M有機結合,需測定的參數(shù)較少