上海地區(qū)非飽和粉質粘土本構模型的研究.pdf

1、近年來，隨著上海的世博會場館建設項目、虹橋交通樞紐項目等大型建設項目的啟動，以及多條軌道交通的建設，城市地下空間的開發(fā)，上海出現(xiàn)了大量的超深、超大的地下深開挖工程。除了地下工程本身的強度、變形、穩(wěn)定性問題需要定量分析之外，地下工程的施工對周邊環(huán)境的影響也需要定量評估。而目前普遍采用的土體本構模型除了修正劍橋模型可用于模擬開挖問題之外其他模型均未能較好的考慮開挖問題。且飽和土本構模型未能考慮開挖過程中降水等引起的非飽和土的變形、強度和穩(wěn)定

2、性特性。因此，提出一種可模擬卸載問題的非飽和土本構模型以解決工程實際問題顯得尤為必要。 本文將上海第②層粉質粘土重塑土作為研究對象，通過吸力量測試驗、控制吸力非飽和土固結試驗、控制吸力非飽和土三軸剪切試驗，對研究對象的土水特征曲線、應力—應變—強度關系進行了較為全面的研究，并在試驗的基礎上提出了研究對象的非飽和土彈塑性本構模型HSS_Unsat。 論文進行的工作及取得的創(chuàng)新成果有： 1、通過進行非飽和土吸力量測試

3、驗，得到了低吸力階段(0～2000kPa)典型土層的土水特征曲線及其擬合公式；并在結合前人研究成果的基礎上，得到了全吸力階段的土水特征曲線及其擬合公式。 2、基于由非飽和土三軸剪切(加卸載)試驗以及非飽和土固結試驗得到的試驗曲線，通過將吸力融入飽和土的HardeningSoil模型，提出了非飽和粉質粘土本構模型HSS_Unsat模型，可用于表述非飽和小應變硬化土的特性。 3、采用FL，AC3D的二次開發(fā)平臺，形成了可模擬

4、HSSUnsat本構模型的“非耦合”算法，并通過將其用于控制吸力三軸剪切(加卸載)試驗和固結試驗曲線的分析，檢驗了算法的正確性。 4、提出了基于HSS_Unsat本構模型的非飽和土強度折減理論，并在FLAC3D平臺上加以實現(xiàn)，及將其用于復合土釘支護的穩(wěn)定性驗算，使可定量分析吸力對穩(wěn)定性的貢獻。 5、進行了工程應用研究。計算結果表明，HSS_Unsat本構模型能夠較好地模擬和處理基坑“坑底隆起”過大的問題以及吸力對強度和穩(wěn)