缩尺效应对砂砾土剪胀特性的影响

发布时间：2020-03-26 01:15

【摘要】：天然砂砾土的压缩性很低,抗剪强度大且变形模量较高,具有便于就地取材、因地制宜、造价便宜和易于施工等优点,因而被广泛应用于面板砂砾石坝、人工填海和高速公路路基的土方填筑。由于土体剪胀特性的复杂性,在粘土和砂土这方面的研究尚未取得一致认识,且目前有关土的剪胀特性的研究主要针对黏土、砂土等,粗粒土以堆石料为主,对砂砾土剪胀特性的研究较少。另一方面,由于试验设备条件的限制,进行三轴固结排水剪切试验必须对现场颗粒级配进行缩尺,因此室内缩制试样料级配和现场原筑坝料级配之间必然存在一定的物理力学性质差异,表现出物理力学性质的尺寸相关性即缩尺效应。目前有关缩尺效应问题的研究虽然不少,但是均缺乏系统性,对砂砾土剪胀特性及缩尺效应的研究更是存在许多不明确的地方。针对上述问题,本文对砂砾土的剪胀特性以及缩尺效应进行深入的研究,分析砂砾土的剪胀性与围压及试样平均粒径之间的关系,并检验了Rowe剪胀方程、Nova剪胀方程对砂砾土的适用性。最后,考虑缩尺效应的影响,提出了修正的剪胀方程并检验了修正剪胀方程的适用性,对建立考虑缩尺效应的砂砾土弹塑性本构模型具有重要意义。本文的研究内容及得出的主要结论有:(1)采用不同尺寸的三轴剪切仪,按3种不同初始孔隙比开展了不同围压下的固结排水剪切试验,研究了缩尺效应对砂砾土应力应变关系的影响。试验结果表明:在相同初始孔隙比和相同围压的试验条件下,不同试样尺寸的三轴试验,缩尺效应主要体现在对峰值强度和初始模量的影响,随着试样平均粒径的越小,峰值强度和初始模量先减小再增大,对残余强度的影响不大。(2)采用本文中砂砾土试验,对砂砾土的剪胀性大小与围压及试样平均粒径之间的关系进行研究分析。试验结果表明:砂砾土的剪胀性与围压之间均存在较好的线性关系;随着平均粒径的减小,砂砾土的剪胀性先减小再增大。(3)采用本文中砂砾土试验,研究了剪胀率和应力比关系,检验Rowe剪胀方程、Nova剪胀方程对砂砾土剪胀关系的适用性。试验结果表明:Nova剪胀方程较Rowe剪胀方程能够更好的描述砂砾土剪胀率和应力比关系。(4)采用不同尺寸的三轴剪切仪对砂砾土的剪胀特性进行研究,考虑缩尺效应的影响,修正了Nova剪胀方程。结果表明,考虑缩尺效应后,不同尺寸试样的剪胀关系具有较好的一致性,修正剪胀方程能够较好的描述不同尺寸试样的剪胀关系。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU43

【参考文献】