孔隙比变化对非饱和土的力学行为影响研究
发布时间：2021-10-26 09:07
非饱和土广泛存在于世界上绝大多数国家和地区,全面了解其力学行为是经济且有效地解决与非饱和土相关工程问题的基础。尽管最近几十年来,学者们对非饱和土的性质进行了大量的研究,也提出了大量的本构关系去描述非饱和土的力学行为,仍然还有很多需要解决的问题。非饱和土的很多力学性质都与土水特征曲线（Soil-water characteristic curve,SWCC）有着密切的联系,而孔隙比影响非饱和土的SWCC。本文主要从强度、体变以及渗透系数三个方面研究孔隙比变化对非饱和土基本力学性质的影响。结合数字图像测量系统,将常规的非饱和土三轴仪进行必要的改进。假定标准的三轴试样在变形时是侧面形状为抛物线型的旋转体,根据全表面应变场将试样进行三维重构,提出一种非接触式的体积测量方法。在饱和土试验中用该方法与天平的排水体积进行比较,证明所提出的方法在测量三轴试样体积的准确性并可直接应用于非饱和土的试验中。应用此方法并测量试样的排水量,可以直接或间接地获得非饱和土在三轴试验中的所有物理力学指标。选取一种高岭土和尾矿的混合土料作为试验材料,进行一系列的SWCC试验、控制吸力的等向固结试验和控制吸力的三轴试验,...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：177 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?土体收缩一膨胀效应对建筑物的影响??
潮湿一膨胀?■＝＞干燥一收缩??图１．１?土体收缩一膨胀效应对建筑物的影响??Ｆｉｇ．?１．１?Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｈｒｉｎｋａｇｅ?ａｎｄ?ｅｘｐａｎｓｉｖｅ?ｂｅｈａｖｉｏｒ?ｏｆ?ａ?ｓｏｉｌ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｂｕｉｌｄｉｎｇ??典型的边坡问题如图１．２所示，土质边坡由于短时间的强降雨或暴雨，雨水入渗会??导致浅层土的饱和度上升，吸力下降，而吸力对抗剪强度的贡献随饱和度的增加而减小，??因此降低了边坡的抗剪能力，直观上使边坡的安全系数显著下降。根据雨水入渗的规律，??降雨初期降雨强度一般小于土体的入渗能力，而随着降雨的持续进行，雨水累计入渗量??的增加导致土体剖面上含水量的增加，含水量增加虽然会在一定程度上导致非饱和土渗??透系数的增大，然而土体的实际入渗能力却在减小，到一定程度以后，就会出现降雨强??度大于土体的入渗能力，从而在地下水位之上出现一层滞水水位。在滞水水位和地下水??位之间的土通常是非饱和的
和基质吸力都会在土颗粒之间产生粒间应力，然而这两种粒间应力对土的作用效果是不??同的，尤其是对土体结构的变形差别更大。Ｂｕｒｌａｎｄ＆Ｒｉｄｌｅｙ［２２佣两个颗粒柱模拟土颗粒??间的受力情况，如图１．４所示，收缩膜（ｃｏｎｔｒａｃｔｉｌｅｓｋｉｎ）产生的基质吸力在土颗粒之间??产生的粒间应力起到了稳定土颗粒系统的作用，増加了土体的强度和刚度；然而外力却??引起土颗粒间的滑移，降低了土颗粒系统的稳定性，这两种力会产生完全相反的作用效??果，因此在解释非饱和土的力学行为时，需要区分考虑外力和吸力对土体的影响。??在意识到单一有效应力无法描述非饱和土的体变行为后，一些学者开始尝试使用独??立的应力状态变量（Ｓｔｒｅｓｓ?Ｓｔａｔｅ?Ｖａｒｉａｂｌｅｓ）去描述非饱和土的体变行为［１＆２３－２５］。１９７７年，??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]等应力和等孔隙比状态下的土–水特征曲线[J]. 邹维列,王协群,罗方德,张俊峰,叶云雪,胡中威. 岩土工程学报. 2017(09)
[2]高庙子膨润土水化膨胀特性及其微观机理研究[J]. 刘毅. 工程地质学报. 2016(03)
[3]基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力[J]. 李锡夔,杜友耀,段庆林. 力学学报. 2016(01)
[4]数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用[J]. 邵龙潭,郭晓霞,刘港,刘潇. 岩土力学. 2015(S1)
[5]单轴压缩湿砂样局部及整体体积应变的数字图像相关方法观测[J]. 王学滨,杜亚志,潘一山. 岩土工程学报. 2014(09)
[6]干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征影响的试验研究[J]. 褚峰,邵生俊,陈存礼. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[7]考虑变形效应的非饱和土相对渗透系数模型[J]. 胡冉,陈益峰,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2013(06)
[8]近60年中国滑坡灾害数据统计与分析[J]. 桑凯. 科技传播. 2013(10)
[9]考虑应力引起孔隙比变化的土水特征曲线模型[J]. 张昭,刘奉银,赵旭光,周冬. 水利学报. 2013(05)
[10]基于孔隙分布的变形土土水特征曲线模型[J]. 胡冉,陈益峰,周创兵. 岩土工程学报. 2013(08)
硕士论文
[1]高岭土干燥收缩试验研究[D]. 张钧达.大连理工大学 2018
[2]非饱和土有效应力公式的初步验证[D]. 覃亚龙.大连理工大学 2017
[3]新型非饱和土三轴压缩试验仪的研制[D]. 高君生.大连理工大学 2014
本文编号：3459234
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：177 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?土体收缩一膨胀效应对建筑物的影响??
潮湿一膨胀?■＝＞干燥一收缩??图１．１?土体收缩一膨胀效应对建筑物的影响??Ｆｉｇ．?１．１?Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｈｒｉｎｋａｇｅ?ａｎｄ?ｅｘｐａｎｓｉｖｅ?ｂｅｈａｖｉｏｒ?ｏｆ?ａ?ｓｏｉｌ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｂｕｉｌｄｉｎｇ??典型的边坡问题如图１．２所示，土质边坡由于短时间的强降雨或暴雨，雨水入渗会??导致浅层土的饱和度上升，吸力下降，而吸力对抗剪强度的贡献随饱和度的增加而减小，??因此降低了边坡的抗剪能力，直观上使边坡的安全系数显著下降。根据雨水入渗的规律，??降雨初期降雨强度一般小于土体的入渗能力，而随着降雨的持续进行，雨水累计入渗量??的增加导致土体剖面上含水量的增加，含水量增加虽然会在一定程度上导致非饱和土渗??透系数的增大，然而土体的实际入渗能力却在减小，到一定程度以后，就会出现降雨强??度大于土体的入渗能力，从而在地下水位之上出现一层滞水水位。在滞水水位和地下水??位之间的土通常是非饱和的
和基质吸力都会在土颗粒之间产生粒间应力，然而这两种粒间应力对土的作用效果是不??同的，尤其是对土体结构的变形差别更大。Ｂｕｒｌａｎｄ＆Ｒｉｄｌｅｙ［２２佣两个颗粒柱模拟土颗粒??间的受力情况，如图１．４所示，收缩膜（ｃｏｎｔｒａｃｔｉｌｅｓｋｉｎ）产生的基质吸力在土颗粒之间??产生的粒间应力起到了稳定土颗粒系统的作用，増加了土体的强度和刚度；然而外力却??引起土颗粒间的滑移，降低了土颗粒系统的稳定性，这两种力会产生完全相反的作用效??果，因此在解释非饱和土的力学行为时，需要区分考虑外力和吸力对土体的影响。??在意识到单一有效应力无法描述非饱和土的体变行为后，一些学者开始尝试使用独??立的应力状态变量（Ｓｔｒｅｓｓ?Ｓｔａｔｅ?Ｖａｒｉａｂｌｅｓ）去描述非饱和土的体变行为［１＆２３－２５］。１９７７年，??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]等应力和等孔隙比状态下的土–水特征曲线[J]. 邹维列,王协群,罗方德,张俊峰,叶云雪,胡中威. 岩土工程学报. 2017(09)
[2]高庙子膨润土水化膨胀特性及其微观机理研究[J]. 刘毅. 工程地质学报. 2016(03)
[3]基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力[J]. 李锡夔,杜友耀,段庆林. 力学学报. 2016(01)
[4]数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用[J]. 邵龙潭,郭晓霞,刘港,刘潇. 岩土力学. 2015(S1)
[5]单轴压缩湿砂样局部及整体体积应变的数字图像相关方法观测[J]. 王学滨,杜亚志,潘一山. 岩土工程学报. 2014(09)
[6]干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征影响的试验研究[J]. 褚峰,邵生俊,陈存礼. 岩石力学与工程学报. 2014(02)
[7]考虑变形效应的非饱和土相对渗透系数模型[J]. 胡冉,陈益峰,周创兵. 岩石力学与工程学报. 2013(06)
[8]近60年中国滑坡灾害数据统计与分析[J]. 桑凯. 科技传播. 2013(10)
[9]考虑应力引起孔隙比变化的土水特征曲线模型[J]. 张昭,刘奉银,赵旭光,周冬. 水利学报. 2013(05)
[10]基于孔隙分布的变形土土水特征曲线模型[J]. 胡冉,陈益峰,周创兵. 岩土工程学报. 2013(08)
硕士论文
[1]高岭土干燥收缩试验研究[D]. 张钧达.大连理工大学 2018
[2]非饱和土有效应力公式的初步验证[D]. 覃亚龙.大连理工大学 2017
[3]新型非饱和土三轴压缩试验仪的研制[D]. 高君生.大连理工大学 2014
本文编号：3459234
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