温度效应下深部黏土强度特性及显式蠕变本构模型研究
发布时间：2020-10-20 11:55
人工冻结法因其不受支护深度及支护范围限制等特点,成为目前深层建井、矿山开挖、地铁隧道等工程中最常用的方法。冻结壁的强度与变形是冻结法施工成功与否的关键,为保证地下工程施工的安全进行,须对冻土的力学特性进行细致的探究。以山西省某矿井黏土为研究对象,本文通过室内力学试验、本构模型推导、FLAC3D数值模拟等方法,探究了冻结黏土强度及损伤变形特性的变化规律。首先通过室内力学试验,得到不同温度下冻结黏土的单轴抗压强度及不同温度和加载等级下冻结黏土的蠕变规律。并对应力-应变曲线和应变-时间曲线进一步分析,得到温度与弹性模量、蠕变速率之间的变化关系。在Singh-Mitchell蠕变经验模型的基础上,修正原模型中各参数的物理意义并考虑温度效应对冻结黏土蠕变的影响,推导出描冻结黏土蠕变特性的S-M蠕变显式模型。通过分析S-M蠕变显式模型计算值与试验值的对比曲线得到:在应力水平较高时,冻结黏土应变的试验值与S-M蠕变显式模型计算值的吻合情况不太理想。故在S-M蠕变显式模型中引入损伤变量,得到冻结黏土 S-M蠕变损伤模型。根据冻结黏土单轴蠕变的试验数据,对S-M蠕变损伤模型中的参数进行优化识别,最终得到的S-M蠕变损伤模型能够较好地模拟冻结黏土的蠕变全过程。为减小试验结果的误差,本文采用重塑黏土再次进行单轴抗压强度试验,分析温度、含水率对冻结重塑黏土单轴强度、弹性模量、泊松比等的影响特点。根据有关试验结果并利用FLAC3D软件对冻结重塑黏土的单轴压缩过程进行了数值模拟,发现模拟结果与试验数据基本吻合,此对实际工程中冻土压缩变形预测模型的建立具有重要意义。图[45]表[9]参[87]
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU442
【部分图文】：
冻土学是一门研宄冻土的形成、性质、发育、组分、分布特点及冻土间各种生物地质作用??的学科。由于社会不断发展和人类求知的进步，冻土学在经过了一个多世纪后，类别不断细化??并形成如下图１．１的学科体系：??冻ｄ：力学???▼???ｉ???普通冻土学?冻±ｘ程学???ｉ???ｙ??ｙ???ｉ??ｉ??▼??冻土物理学冻土力学?冻土热学冻土地貌学冻土水文学?．．．．．．??图１．１冻土学学科体系分布??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ??作为冻土学的一个重要的分支学科，冻土力学主要研究冻土体物理性质、特征、冻胀力、??冻土的强度特性、流变特点及计算模型、冻土地基温度场的计算等内容。最早冻土的研究来自??于前苏联学者苏姆金的著作《苏联境内的永久冻土》，此后，冻土力学逐步发展和完善，之后??《冻土力学基础》和《冻土力学原理》的出世又强有力的推动了冻土力学成为一门独立的研宄??對斗。??－２－??
图１．２技术路线图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍ＾）??
５０％、１００％；试验力的测量范围为２?ｋＮ至ｌＯＯｋＮ；轴向变形的量测范围为Ｏｍｍ至５０ｍｍ；??微机根据设定的有关参数自动采集数据并绘制曲线，曲线采集分为点形、线形和点线形三种形??式。如下图２．２为试验机数据采集绘图界面。??ＲｉｉＣＤ?ｗａｎ：?＾??济甭ｍ蔷ｎ电技术有艰公旬?〇〇〇??Ｉ?！〇Ｅ？３?ｌｏｌ?ｆｔｆｃｑｔＮ?Ｉ??＾丨??ｌ２？Ｈｆｒｌ？３Ｋ?’?ｔｌＥＳｇ?丨?＊８６?ＭＰａ??＾Ｏ＾＾＾＾ＨＨＩ＾＾＾＾ＨＨＩＨＨＩＩＨＨＨＨＨＨＨＨ＾＾ＩＨＨＨＨＩ＾Ｈ＾ＨＨＵＩ?ｉ５ｆｆ？Ｒｐ＾５＂?＜？？２?？ｉ？６＾ｆｉｉ４?—奶??ａ?ｋ＾Ｂ?＆？?ｓ?ｇｓ?ｉ?Ｉ??３０３０Ｖｇ＾ｉ?含本鲴１０Ｍ?＾?ｆｆ＾ａａｐｏｏ－??＾?保存文件??２１ｔＫ＞＂：?＞眯瀑啲？?＾?Ｉ關臓《＊??層」?????１?．?－?■■■■■■■■■ＭＨａｌＢＨＨａＨ???ｉ－＾ｒ?；??；?ｆ?ＳＥ５?思ｄｆＳＦ＾％??、ｗ二?４?—?Ｉ?ＰＢ突小子Ｊ〇ｗ?％／ｔ，??：！?＾?ａ＿８ｆｉｒ?厂厂??ｉｓａ〇－?／?—????——?－－－?－－???－！?ｆ?—?？?ｍ??ｒ??：「：?－一：「：—?：１—————??■，．＾「—”■
【参考文献】
本文编号：2848651
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU442
【部分图文】：
冻土学是一门研宄冻土的形成、性质、发育、组分、分布特点及冻土间各种生物地质作用??的学科。由于社会不断发展和人类求知的进步，冻土学在经过了一个多世纪后，类别不断细化??并形成如下图１．１的学科体系：??冻ｄ：力学???▼???ｉ???普通冻土学?冻±ｘ程学???ｉ???ｙ??ｙ???ｉ??ｉ??▼??冻土物理学冻土力学?冻土热学冻土地貌学冻土水文学?．．．．．．??图１．１冻土学学科体系分布??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ??作为冻土学的一个重要的分支学科，冻土力学主要研究冻土体物理性质、特征、冻胀力、??冻土的强度特性、流变特点及计算模型、冻土地基温度场的计算等内容。最早冻土的研究来自??于前苏联学者苏姆金的著作《苏联境内的永久冻土》，此后，冻土力学逐步发展和完善，之后??《冻土力学基础》和《冻土力学原理》的出世又强有力的推动了冻土力学成为一门独立的研宄??對斗。??－２－??
图１．２技术路线图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍ＾）??
５０％、１００％；试验力的测量范围为２?ｋＮ至ｌＯＯｋＮ；轴向变形的量测范围为Ｏｍｍ至５０ｍｍ；??微机根据设定的有关参数自动采集数据并绘制曲线，曲线采集分为点形、线形和点线形三种形??式。如下图２．２为试验机数据采集绘图界面。??ＲｉｉＣＤ?ｗａｎ：?＾??济甭ｍ蔷ｎ电技术有艰公旬?〇〇〇??Ｉ?！〇Ｅ？３?ｌｏｌ?ｆｔｆｃｑｔＮ?Ｉ??＾丨??ｌ２？Ｈｆｒｌ？３Ｋ?’?ｔｌＥＳｇ?丨?＊８６?ＭＰａ??＾Ｏ＾＾＾＾ＨＨＩ＾＾＾＾ＨＨＩＨＨＩＩＨＨＨＨＨＨＨＨ＾＾ＩＨＨＨＨＩ＾Ｈ＾ＨＨＵＩ?ｉ５ｆｆ？Ｒｐ＾５＂?＜？？２?？ｉ？６＾ｆｉｉ４?—奶??ａ?ｋ＾Ｂ?＆？?ｓ?ｇｓ?ｉ?Ｉ??３０３０Ｖｇ＾ｉ?含本鲴１０Ｍ?＾?ｆｆ＾ａａｐｏｏ－??＾?保存文件??２１ｔＫ＞＂：?＞眯瀑啲？?＾?Ｉ關臓《＊??層」?????１?．?－?■■■■■■■■■ＭＨａｌＢＨＨａＨ???ｉ－＾ｒ?；??；?ｆ?ＳＥ５?思ｄｆＳＦ＾％??、ｗ二?４?—?Ｉ?ＰＢ突小子Ｊ〇ｗ?％／ｔ，??：！?＾?ａ＿８ｆｉｒ?厂厂??ｉｓａ〇－?／?—????——?－－－?－－???－！?ｆ?—?？?ｍ??ｒ??：「：?－一：「：—?：１—————??■，．＾「—”■
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 孙琦;张向东;杨佳;马伟;邢洋;;冻结条件下风积土蠕变损伤特性及本构模型研究[J];公路交通科技;2015年05期
2 王伸远;李栋伟;;深部人工冻结黏土三轴蠕变试验研究[J];冰川冻土;2014年06期
3 何志磊;朱珍德;李志敬;;大理岩结构面非线性蠕变损伤本构模型研究[J];科学技术与工程;2014年32期
4 董连成;张公;赵淑萍;潘卫东;李广影;;冻土蠕变指标试验研究[J];冰川冻土;2014年01期
5 陈军浩;姚兆明;徐颖;王厚良;;人工冻土蠕变特性粒子群分数阶导数模型[J];煤炭学报;2013年10期
6 姚兆明;周洋;徐颖;王厚良;;人工冻土遗传分数阶导数加速伯格斯蠕变模型[J];工业建筑;2013年11期
7 汪承维;李栋伟;;深部人工冻土黏弹塑损伤耦合本构模型研究及其验证[J];冰川冻土;2013年05期
8 赵晓东;周国庆;;温度梯度冻土蠕变变形规律和非均质特征[J];岩土工程学报;2014年02期
9 周志军;吕大伟;宋伟;梁涵;叶万军;;基于含水率和温度变化的冻融黄土性能试验[J];中国公路学报;2013年03期
10 徐微;胡伟明;孙鹏;;基于两参数威布尔分布的设备可靠性预测研究[J];中国工程机械学报;2013年02期
本文编号：2848651
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/2848651.html
