凍土斷裂破壞準(zhǔn)則與參數(shù)測(cè)試及其應(yīng)用研究.pdf

1、凍土作為國(guó)土資源，寒區(qū)工程的地基基礎(chǔ)及建筑物的低溫環(huán)境，對(duì)其破壞形式與破壞機(jī)理的研究始終是凍土力學(xué)需要解決的重要領(lǐng)域之一。本文從研究?jī)鐾涟l(fā)生脆性斷裂破壞的條件出發(fā)，建立了適用于凍土自身特性的斷裂破壞準(zhǔn)則。對(duì)未擾動(dòng)的原狀凍結(jié)粉土和粘土，采用新的試驗(yàn)方法進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)斷裂韌度測(cè)試研究，而后將其結(jié)果同室內(nèi)重塑凍土斷裂韌度測(cè)試結(jié)果相比較，建立了二者之間的關(guān)系，這為從室內(nèi)斷裂韌度測(cè)試結(jié)果推算出現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果做了有益的嘗試。同時(shí)，還就在凍土試驗(yàn)研究中從未

2、采用過(guò)的翼型裂紋試樣進(jìn)行了壓裂斷裂韌度和壓剪斷裂韌度測(cè)試研究，分別得出了這兩種計(jì)算模型的斷裂韌度值，并分析了兩者之間的關(guān)系。最后，將斷裂破壞準(zhǔn)則應(yīng)用于實(shí)際水利工程中，得出了令人滿意的計(jì)算結(jié)果。具體研究?jī)?nèi)容如下： 論文第一部分主要介紹了本研究的背景和意義，討論了斷裂力學(xué)的基本理論和凍土力學(xué)以及凍土斷裂力學(xué)發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀。 論文第二部分首先論述了傳統(tǒng)凍土強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則及其存在的局限性，著重分析了斷裂力學(xué)理論對(duì)凍土材料的適用性

3、及適用條件，并給出了凍土斷裂破壞準(zhǔn)則的一般形式。由于該準(zhǔn)則不僅能夠解決剪切強(qiáng)度破壞問(wèn)題，而且還能解決張拉強(qiáng)度破壞和壓剪強(qiáng)度破壞問(wèn)題，因此，該斷裂破壞準(zhǔn)則是對(duì)傳統(tǒng)破壞準(zhǔn)則的補(bǔ)充和發(fā)展。 在應(yīng)用該凍土斷裂破壞準(zhǔn)則解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中，材料自身抵抗發(fā)生斷裂破壞的能力(即材料的斷裂韌度)起著決定性的作用，因此，在本文的第三章主要針對(duì)原狀凍結(jié)粉土和粘土進(jìn)行了斷裂韌度測(cè)試研究，并結(jié)合原狀凍土的特性給出了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的新方法，得出了Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ

4、-Ⅱ復(fù)合型式下的斷裂韌度值，并在相同試驗(yàn)條件下，將室內(nèi)重塑凍土的測(cè)試結(jié)果同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所得到的結(jié)果進(jìn)行比較，建立了兩者之間的關(guān)系，這為凍土斷裂破壞準(zhǔn)則的應(yīng)用提供了重要的參數(shù)。 由于凍土斷裂破壞準(zhǔn)則不僅能夠解決彎曲斷裂破壞Ⅰ型、Ⅱ型問(wèn)題，而且對(duì)凍土壓縮斷裂破壞Ⅰ型或Ⅰ-Ⅱ型問(wèn)題也能很好的解決，因此，在本文的第四章通過(guò)對(duì)翼型斜裂紋這種新型的凍土試樣進(jìn)行了壓縮斷裂測(cè)試，得到了相應(yīng)的斷裂韌度值。通過(guò)對(duì)應(yīng)用兩種不同計(jì)算方法所得到的斷裂韌度值的

5、比較，找出了該兩種方法之間的規(guī)律，豐富了凍土斷裂力學(xué)的測(cè)試研究。 本文的第五章主要是應(yīng)用前面試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，針對(duì)具體的水利工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了分析和計(jì)算，從而進(jìn)一步證明了該凍土斷裂破壞準(zhǔn)則不僅能夠解決凍土材料本身的破壞問(wèn)題，而且還能解決以凍土材料為低溫環(huán)境的建筑物凍害破壞問(wèn)題。 最后對(duì)本文工作進(jìn)行了全面地總結(jié)，對(duì)凍土斷裂力學(xué)研究的發(fā)展與展望提出了自己的觀點(diǎn)與設(shè)想，指出凍土斷裂力學(xué)的研究至今仍只是做了些初步的工作，還需要進(jìn)行大