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考虑应力历史的膨胀土力学特性试验研究

作　者: 王道善
导　师: 魏松
学　校: 合肥工业大学
专　业: 水工结构
关键词: 膨胀土三轴试验应力历史应力路径 ABQUES软件
分类号: TU443
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要

膨胀土边坡开挖或扰动后,其约束条件的改变会影响其强度。在实际工程中,膨胀土平面开挖成坡面后,由于初始应力场的改变,会导致坡面发生回弹变形,常规的极限平衡稳定分析,以设计坡度做验算,不考虑膨胀土的卸荷反弹变形和强度参数的衰减。忽视了土是典型的应力路径相关性材料,应力历史和应力路径对土体应力应变特性影响程度很大。开挖卸荷的应力路径是不同于常规加载的一种加载方式,要区别看待。本文选取合肥地区具有典型膨胀土特性的土样,通过一系列的室内土工试验,得到液限、塑限、自由膨胀率、先期固结应力等相关指标,进行膨胀土的初判。然后通过不同固结比的直剪试验和常规三轴试验,探究应力历史对膨胀土力学特性的影响,试验结果表明超固结比大的土体,其抗剪强度相对也大一些：通过常规三轴试验和卸载路径下的试验,探究应力路径对膨胀土力学特性的影响,试验结果表明卸荷路径下膨胀土抗剪强度会有一定程度的衰减。通过上述试验定性分析,认为膨胀土强度参数和应力历史与应力路径是有关联性的。最后利用试验数据和查阅相关资料,得到邓肯张模型的参数,利用ABAQUS有限元软件对常规三轴试验和卸荷三轴试验进行了仿真分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-10
插图清单  10-12
插表清单  12-13
第一章绪论  13-23
  1.1 研究背景及意义  13-14
  1.2 膨胀土的基本理论国内外研究现状  14-18
    1.2.1 膨胀土的强度理论  15-16
    1.2.2 膨胀土的破坏理论  16-17
    1.2.3 膨胀土边坡的稳定分析方法  17-18
  1.3 土的本构模型和基本力学参数的研究现状  18-21
    1.3.1 土的本构模型研究进展  18-20
    1.3.2 力学参数研究方法  20-21
  1.4 本文研究的技术路线  21-23
第二章试验取土及基本物理力学指标  23-32
  2.1 概述  23
  2.2 膨胀土的初判  23-26
    2.2.1. 膨胀土的初判  23-26
  2.3 现场取土及基本物理指标  26-31
    2.3.1 试验方案  26-27
    2.3.2 试验取样简介  27-29
    2.3.3 试验结果  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章考虑应力历史和应力路径下的膨胀土强度参数研究  32-49
  3.1 引言  32-33
  3.2 固结试验  33-34
  3.3 直剪试验  34-38
  3.4 常规三轴压缩试验  38-44
  3.5 卸载三轴试验  44-47
  3.6 本章小结  47-49
第四章三轴试验的数值模拟  49-67
  4.1 ABQUES有限元软件简介  49-51
    4.1.1 软件介绍  49-50
    4.1.2 ABQUES在岩土工程中的适用型  50
    4.1.3 ABQUES一般问题的分析步骤  50-51
  4.2 Duncan-Chang模型介绍  51-56
    4.2.1 常规三轴试验的切线模量和切线泊松比  51-55
    4.2.2 卸荷三轴试验的切线模量推导  55-56
  4.3. ABAQUS用户子程序  56-58
    4.3.1 子程序UMAT介绍  56-57
    4.3.2 UMAT在Duncan-Chang模型中的实现  57-58
  4.4 模型计算  58-66
    4.4.1 建模分析  58-60
    4.4.2 参数计算  60-64
    4.4.3 结果  64-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章结语与展望  67-69
  5.1 结语  67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士期间发表论文  72

考虑应力历史的膨胀土力学特性试验研究

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