面板堆石壩接觸面試驗(yàn)研究和本構(gòu)模型的建立.pdf

1、本文從試驗(yàn)儀器研發(fā)、接觸面試驗(yàn)研究、接觸面本構(gòu)模型等方面對(duì)土與混凝土接觸面的力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究；研制了新型土與結(jié)構(gòu)接觸面試驗(yàn)儀，開發(fā)了相關(guān)的細(xì)觀量測(cè)軟件，進(jìn)行了粗粒土與混凝土板接觸面試驗(yàn)研究，建立了基于損傷原理的接觸面本構(gòu)模型，主要內(nèi)容如下： （1）自主研制了新型土與結(jié)構(gòu)接觸面試驗(yàn)儀，該儀器允許接觸區(qū)土體沿剪切方向自由變形并可從細(xì)觀角度觀察和測(cè)定接觸區(qū)土體顆粒的狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明這是一臺(tái)可以較真實(shí)地反映與研究土與結(jié)構(gòu)

2、物接觸面應(yīng)力變形性狀的儀器； （2）在新研制的土與結(jié)構(gòu)物接觸面試驗(yàn)儀中引入了PIV技術(shù)，并解決了圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題，編譯了相關(guān)的標(biāo)點(diǎn)定位程序和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序； （3）應(yīng)用新研制的土與結(jié)構(gòu)接觸面試驗(yàn)儀進(jìn)行接觸面剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：試驗(yàn)土體受結(jié)構(gòu)物影響的區(qū)域隨著剪切位移的增大而增大，當(dāng)達(dá)到剪應(yīng)力峰值時(shí)，其影響區(qū)域達(dá)到最大，本次試驗(yàn)的影響區(qū)厚度為試料平均粒徑的7～8倍；當(dāng)達(dá)到剪應(yīng)力峰值后，剪切位移主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)物接觸表面，接觸區(qū)

3、試料剪切位移較?。煌僚c結(jié)構(gòu)物接觸區(qū)可分為剪切破壞區(qū)、擾動(dòng)區(qū)和未擾動(dòng)區(qū)3部分；即土與結(jié)構(gòu)物相互作用的影響區(qū)包括剪切破壞區(qū)和擾動(dòng)區(qū)兩部分； （4）接觸面的抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度與法向應(yīng)力關(guān)系具有較好的線性關(guān)系，可用摩爾-庫侖理論來描述；按混合法縮制的試料會(huì)降低試料縮尺效應(yīng)影響；土顆粒的級(jí)配、土顆粒的幾何外形、物理力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)物表面凸凹外形和表面粗糙度對(duì)接觸面力學(xué)特性有較大的影響； （5）當(dāng)試樣可沿剪切方向自由變形時(shí)，達(dá)到峰值剪

4、應(yīng)力時(shí)的剪切位移隨著法向應(yīng)力的增大而增大；而傳統(tǒng)單剪和直剪試驗(yàn)中，其值基本上沒有變化，究其原因正是由于剪切環(huán)或剪切盒壁限制土體自由變形所引起的； （6）建立了基于損傷力學(xué)基本原理的接觸面損傷模型來描述土與結(jié)構(gòu)物接觸面力學(xué)特性。該損傷模型可以用一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá)式來表述，能夠較好地反映土與結(jié)構(gòu)物接觸面剪切過程中的應(yīng)變軟化特性；模型參數(shù)較少，物理意義明確； （7）應(yīng)用接觸面試驗(yàn)成果對(duì)該損傷模型進(jìn)行了驗(yàn)證，模型擬合曲線和試驗(yàn)曲線吻