复杂静动力加载条件下各向异性砂土试验研究与本构模拟
发布时间：2020-12-15 12:19
砂土是一种常见的天然材料,分布广泛,其作为构筑物地基时初始应力状态极为复杂,通常处于应力各向异性状态,受初始静剪作用;此外,构筑物运营服役阶段所受工程荷载多为动荷载,绝大多数是由不规则的动荷脉冲波组成,具有高度的随机性。因此,考虑复杂初始静剪和动力荷载作用的砂性地基土剪切特性与本构行为是土动力学研究中的基本课题,也是重大工程构筑物地基动力响应及稳定性分析的重要基础。本研究通过开展针对各向异性砂土的静、动荷载试验,探究不同初始静剪条件下饱和砂土的单调与循环剪切行为及其内在关联,并考察动荷载不规则性对砂土液化特性的影响,进一步建立了能够考虑内结构演化和应力各向异性的砂土弹塑性本构模型。开展的主要研究工作如下:(1)三轴压缩和三轴拉伸条件下砂土不排水剪切特性试验研究,探讨不同初始静剪条件对砂土弹性模量、刚度衰减以及非稳态、相转换态等特征状态的影响。土体组构各向异性在单调加载过程中逐渐演化,试样在加载初期呈各向异性弹性,刚度衰减规律与加载模式和静剪条件均有关;不同初始静剪条件下,砂土抗剪强度存在明显差异,通过提出修正状态指数可获得非稳定态应力比的一致化表达。(2)饱和砂土的循环剪切特性动三轴试...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２边坡土体应力状态示意图??际工程动形式样，比如地震载、波浪、交，绝大数是由不??
１绪论??在实际工程中，构筑物地基中应力状态是复杂多变的，土体通常处于应力各向异性状??态，且可能承受初始静剪应力。如图１．２所示，以路堤边坡为例，在水平场地中，土体处??于侧限状态，上覆土压力即为大主应力，不受初始静剪作用；而对于斜坡下的土单元体，??将存在初始静剪应力，在循环动荷载作用下，土体呈现非对称受剪（Ｌｅｅ和Ｓｅｅｄ，?１９６７；??Ｖａｉｄ和Ｃｈｅｍ，１９８３；?Ｈｙｏｄｏ等，１９９４；?Ｙａｎｇ和Ｓｚｅ，２０１１ａ；谢定义，２０１１；?Ｇｒｉｍｓｔａｄ等，??２０１２）。此外，构筑物地基土体一般处于相对较复杂的应力状态，受初始静剪应力作用；??并且随着土体单元逐渐远离基础，大主应力作用面将由水平面转为竖直面，土体处于三轴??拉伸应力条件（Ｔａｔｓｕｏｋａ，１９８３；?Ｈｏｓｏｎｏ和Ｙｏｓｈｉｍｉｎｅ，２０００；?Ａｎｄｅｒｓｅｎ，?２００９；?Ｒａｎｄｏｌｐｈ，??２０１２；?Ｙａｎｇ和Ｐａｎ，?２０１７）。对于这种具有不同初始应力状态的土体，当进一步遭受地震、??风浪、高铁列车和重载汽车等引起的工程动荷载的作用时
?ｎ?＋??图１．７循环活动性：（ａ）有效应力路径；（ｂ）变形发展特点??土的粒度特征，一般指平均粒径、不均匀系数及细粒或枯粒含量。丨ｓｈｉｂａｓｈｉ和Ｃａｐａｒ??（２００３），刘汉龙等（２００５），魏松等（２００９）和Ｆｌｏｒａ等（２０１２）等人通过开展针对粗砾料的大??尺寸动三轴试验，指出土的颗粒越粗，不均匀系数越大，土的动力稳定性越高。Ｐｉｔｍａｎ等??（１９９４），陈国兴和刘雪珠（２００４），０ｋｕｒ和Ａｎｓａｌ（２０１１）和Ｂａｋｉ等（２０１２）等人则通过在洁净??砂中掺入不同含量的细料，并控制其它试验条件相同，证实细粒含量对土体液化行为有显??著影响：当细粒含量增加到一定程度时（如１５％以上），土的液化可能性将明显降低。从??土的结构特征，即土颗粒的排列和胶结状况来看，排列结构稳定且胶结状况良好的土具有??较高的抗液化能力（Ｉｄｒｉｓｓ和Ｂｏｕｌａｎｇｅｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]不规则动荷载作用下砂土孔压特性试验研究[J]. 潘坤,杨仲轩. 岩土工程学报. 2017(S1)
[2]基于微观力学机制的各向异性结构性砂土的本构模型研究[J]. 蒋明镜,周卫,刘静德,李涛. 岩土力学. 2016(12)
[3]初始组构各向异性对砂土力学特性及临界状态的影响[J]. 吴越,杨仲轩,徐长节. 岩土力学. 2016(09)
[4]土的基本特性及本构关系与强度理论[J]. 黄茂松,姚仰平,尹振宇,刘恩龙,雷华阳. 土木工程学报. 2016(07)
[5]黄土的构度及其与粒度、密度、湿度之间的关系[J]. 邵生俊,王丽琴,陶虎,王强,王帅. 岩土工程学报. 2014(08)
[6]饱和土弹塑性理论的数理基础——纪念黄文熙教授[J]. 李相崧. 岩土工程学报. 2013(01)
[7]地震P波和S波耦合的变围压动三轴试验模拟[J]. 谷川,蔡袁强,王军. 岩土工程学报. 2012(10)
[8]土的基本特性、本构关系及数值模拟研究综述[J]. 姚仰平,张丙印,朱俊高. 土木工程学报. 2012(03)
[9]砂土动力学若干基本理论探究[J]. 张建民. 岩土工程学报. 2012(01)
[10]高速列车荷载作用的动三轴试验模拟[J]. 黄博,丁浩,陈云敏. 岩土工程学报. 2011(02)
博士论文
[1]应力主轴循环旋转条件下砂土的变形规律与本构模型研究[D]. 童朝霞.清华大学 2008
[2]复杂应力条件下饱和砂土剪切特性及本构模型的试验研究[D]. 许成顺.大连理工大学 2006
[3]复杂应力条件下饱和松砂的不排水动力特性试验研究[D]. 郭莹.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]多向振动下砂土动力特性试验研究[D]. 施明雄.浙江大学 2008
本文编号：2918253
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２边坡土体应力状态示意图??际工程动形式样，比如地震载、波浪、交，绝大数是由不??
１绪论??在实际工程中，构筑物地基中应力状态是复杂多变的，土体通常处于应力各向异性状??态，且可能承受初始静剪应力。如图１．２所示，以路堤边坡为例，在水平场地中，土体处??于侧限状态，上覆土压力即为大主应力，不受初始静剪作用；而对于斜坡下的土单元体，??将存在初始静剪应力，在循环动荷载作用下，土体呈现非对称受剪（Ｌｅｅ和Ｓｅｅｄ，?１９６７；??Ｖａｉｄ和Ｃｈｅｍ，１９８３；?Ｈｙｏｄｏ等，１９９４；?Ｙａｎｇ和Ｓｚｅ，２０１１ａ；谢定义，２０１１；?Ｇｒｉｍｓｔａｄ等，??２０１２）。此外，构筑物地基土体一般处于相对较复杂的应力状态，受初始静剪应力作用；??并且随着土体单元逐渐远离基础，大主应力作用面将由水平面转为竖直面，土体处于三轴??拉伸应力条件（Ｔａｔｓｕｏｋａ，１９８３；?Ｈｏｓｏｎｏ和Ｙｏｓｈｉｍｉｎｅ，２０００；?Ａｎｄｅｒｓｅｎ，?２００９；?Ｒａｎｄｏｌｐｈ，??２０１２；?Ｙａｎｇ和Ｐａｎ，?２０１７）。对于这种具有不同初始应力状态的土体，当进一步遭受地震、??风浪、高铁列车和重载汽车等引起的工程动荷载的作用时
?ｎ?＋??图１．７循环活动性：（ａ）有效应力路径；（ｂ）变形发展特点??土的粒度特征，一般指平均粒径、不均匀系数及细粒或枯粒含量。丨ｓｈｉｂａｓｈｉ和Ｃａｐａｒ??（２００３），刘汉龙等（２００５），魏松等（２００９）和Ｆｌｏｒａ等（２０１２）等人通过开展针对粗砾料的大??尺寸动三轴试验，指出土的颗粒越粗，不均匀系数越大，土的动力稳定性越高。Ｐｉｔｍａｎ等??（１９９４），陈国兴和刘雪珠（２００４），０ｋｕｒ和Ａｎｓａｌ（２０１１）和Ｂａｋｉ等（２０１２）等人则通过在洁净??砂中掺入不同含量的细料，并控制其它试验条件相同，证实细粒含量对土体液化行为有显??著影响：当细粒含量增加到一定程度时（如１５％以上），土的液化可能性将明显降低。从??土的结构特征，即土颗粒的排列和胶结状况来看，排列结构稳定且胶结状况良好的土具有??较高的抗液化能力（Ｉｄｒｉｓｓ和Ｂｏｕｌａｎｇｅｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]不规则动荷载作用下砂土孔压特性试验研究[J]. 潘坤,杨仲轩. 岩土工程学报. 2017(S1)
[2]基于微观力学机制的各向异性结构性砂土的本构模型研究[J]. 蒋明镜,周卫,刘静德,李涛. 岩土力学. 2016(12)
[3]初始组构各向异性对砂土力学特性及临界状态的影响[J]. 吴越,杨仲轩,徐长节. 岩土力学. 2016(09)
[4]土的基本特性及本构关系与强度理论[J]. 黄茂松,姚仰平,尹振宇,刘恩龙,雷华阳. 土木工程学报. 2016(07)
[5]黄土的构度及其与粒度、密度、湿度之间的关系[J]. 邵生俊,王丽琴,陶虎,王强,王帅. 岩土工程学报. 2014(08)
[6]饱和土弹塑性理论的数理基础——纪念黄文熙教授[J]. 李相崧. 岩土工程学报. 2013(01)
[7]地震P波和S波耦合的变围压动三轴试验模拟[J]. 谷川,蔡袁强,王军. 岩土工程学报. 2012(10)
[8]土的基本特性、本构关系及数值模拟研究综述[J]. 姚仰平,张丙印,朱俊高. 土木工程学报. 2012(03)
[9]砂土动力学若干基本理论探究[J]. 张建民. 岩土工程学报. 2012(01)
[10]高速列车荷载作用的动三轴试验模拟[J]. 黄博,丁浩,陈云敏. 岩土工程学报. 2011(02)
博士论文
[1]应力主轴循环旋转条件下砂土的变形规律与本构模型研究[D]. 童朝霞.清华大学 2008
[2]复杂应力条件下饱和砂土剪切特性及本构模型的试验研究[D]. 许成顺.大连理工大学 2006
[3]复杂应力条件下饱和松砂的不排水动力特性试验研究[D]. 郭莹.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]多向振动下砂土动力特性试验研究[D]. 施明雄.浙江大学 2008
本文编号：2918253
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