复杂应力路径下饱和软粘土静动力特性试验研究
发布时间：2021-03-20 17:01
我国东南沿海地区广泛分布着深厚饱和软粘土,软粘土地基上已建和在建大量高速公路、铁路、机场跑道等重大工程。路堤静荷载和交通动荷载长期循环往复作用引起地基土应变累积、强度降低,导致重大工程过大变形和失稳等灾变,造成巨大经济损失,甚至威胁生命安全。因此,高速交通重大工程长期服役性能亟需提升,迫切需要发展有效的软粘土地基灾变控制技术。开展复杂应力路径的饱和软粘土静动力特性研究,则是解决这一问题的关键所在。本研究采用薄壁切土法获得了高质量的温州原状软粘土试样,通过GDS动三轴仪和空心圆柱系统对其开展了一系列复杂应力路径下的动静力特性试验研究,主要完成了以下工作：1.针对路堤静荷载下天然软粘土地基真实应力状态,开展各向同性固结试样的不排水剪切试验及Ko固结试样的应力路径三轴试验和不同大主应力方向角下的剪切试验研究了原状饱和软粘土的结构性、应力路径依赖性及各向异性。研究了结构性的存在对软粘土试样剪切强度、应力-应变关系及有效应力路径发展的影响；建立了p-q平面上不同应力路径下K0固结软粘土试样的孔压计算公式,验证了正常固结粘土p-q-e的唯一性关系；分析了不同大主应力方向角下K0固结软粘土试样的应力...
【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】：199 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究现状及文献综述
1.2.1 软粘土的结构性、各向异性和应力路径依赖性
1.2.2 常围压循环荷载作用下饱和软粘土力学特性研究现状
1.2.3 变围压应力路径下饱和软粘土力学特性研究现状
1.2.4 主应力轴旋转应力路径下饱和软粘土力学特性研究现状
1.3 本文的主要工作
第2章 试验仪器及土样
2.1 前言
2.2 试验仪器
2.2.1 GDS动三轴试验系统（DYNTTS）
2.2.2 GDS动态空心圆柱系统（DYNHCA）
2.3 试验用土
2.3.1 原状软粘土的获取和质量检测
2.3.2 试验用土的物理力学指标
2.4 试样的制作、饱和和固结
2.4.1 试样的制作
2.4.2 试样的饱和和固结
2.4.2.1 试样的饱和
2.4.2.2 试样的固结
2.5 本章小结
第3章 复杂应力路径下饱和软粘土静力特性试验研究
3.1 前言
3.2 结构性软粘土的三轴固结不排水剪切试验
3.2.1 试验方案
3.2.2 试验结果及分析
3.2.2.1 应力-应变关系
3.2.2.2 孔压-应变关系
3.2.2.3 有效应力路径
0固结软粘土应力路径三轴试验"> 3.3 K0固结软粘土应力路径三轴试验
3.3.1 试验方案
3.3.2 试验结果及分析
3.3.2.1 不同应力路径下应力加载
3.3.2.2 不同应力路径下应力-应变关系
3.3.2.3 不同应力路径下孔压-应变关系
3.3.2.4 有效应力路径
0固结软粘土定向剪切试验"> 3.4 K0固结软粘土定向剪切试验
3.4.1 试验方案
3.4.2 试验结果及分析
3.4.2.1 不同角度下应变分量发展
3.4.2.2 不同角度下应力-应变关系
3.4.2.3 不同角度下孔压发展规律
3.4.2.4 强度包络线
3.4.2.5 应力-应变不共轴现象分析
3.5 本章小结
第4章 长期循环荷载作用下饱和软粘土动力特性
4.1 前言
4.2 长期循环三轴试验方案及典型试验结果
4.2.1 长期循环三轴试验方案
4.2.2 典型试验结果
4.3 应变和孔压发展
4.3.1 长期循环荷载作用下应变发展
4.3.2 长期循环荷载作用下孔压和有效应力路径发展规律
4.3.3 基于有效应力路径的孔压和应变关系式
4.4 应力-应变滞回曲线和回弹特性
4.5 长期循环荷载作用下累积应变预测方程
4.6 饱和软粘土的临界动应力水平
4.6.1 门槛循环应力比和临界循环应力比
4.6.2 容许循环应力比
4.6.3 饱和软粘土临界动应力水平的安定理论解释
4.7 本章小结
第5章 常围压应力路径下饱和软粘土的动力特性
5.1 前言
5.2 结构性对软粘土动力特性的影响
5.2.1 试验方案
5.2.2 应变和孔压发展规律
5.2.3 应力-应变滞回曲线
5.2.4 动回弹特性
5.2.5 累积塑性应变
5.3 频率对软粘土动力特性的影响
5.3.1 试验方案
5.3.2 应变和孔压发展规律
5.3.3 应力-应变滞回曲线
5.3.4 回弹特性
5.3.5 累积应变
5.4 排水条件对软粘土动力特性的影响
5.4.1 试验方案
5.4.2 不排水和部分排水条件下典型试验结果
5.4.3 不同循环动应力水平下孔压发展规律对比
5.4.4 不同排水条件下的滞回曲线和回弹变形
5.4.5 不同排水条件下的累积应变
5.5 分阶段循环加载下软粘土动力特性
5.5.1 试验方案
5.5.2 分阶段加载不排水条件下试验结果分析
5.5.3 分阶段加载排水条件下试验结果分析
5.6 本章小结
0固结饱和软粘土动力特性">第6章 变围压应力路径下K0固结饱和软粘土动力特性
6.1 前言
6.2 变围压循环三轴试验方案
6.3 不同应力路径下加载应力
6.4 变围压应力路径下轴向应变发展规律
6.5 变围压应力路径下动孔压发展规律
6.6 变围压循环三轴试验有效应力路径分析
6.7 本章小结
0固结饱和软粘土动力特性">第7章 主应力轴旋转应力路径下K0固结饱和软粘土动力特性
7.1 前言
7.2 交通荷载作用引起的应力路径分析
7.3 循环扭剪试验方案
7.4 CT和CTS试验应力路径对比
7.5 主应力轴循环旋转对竖向应变和孔压发展的影响
7.6 主应力轴循环旋转对竖向应力-应变滞回曲线的影响
7.7 主应力轴循环旋转下竖向累积应变方程
7.8 本章小结
第8章 结论与展望
8.1 本文主要结论
8.2 进一步研究建议
参考文献
简历及发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期循环荷载作用下温州结构性软黏土的应变特性研究[J]. 郭林,蔡袁强,王军,谷川. 岩土工程学报. 2012(12)
[2]原状软粘土各向异性及其对工程影响研究[J]. 严佳佳,李伯安,陈利明,周建,管林波. 西北地震学报. 2011(S1)
[3]考虑主应力轴偏转角影响的饱和软黏土不排水循环累积变形[J]. 姚兆明,黄茂松. 岩石力学与工程学报. 2011(02)
[4]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)
[5]主应力轴旋转下（b=0.5）原状软黏土孔压特性[J]. 温晓贵,郑鸿镔,周建,张勋. 岩石力学与工程学报. 2010(12)
[6]中主应力系数和主应力方向对原状黏土各向异性的影响研究[J]. 管林波,周建,张勋,谢新宇. 岩石力学与工程学报. 2010(S2)
[7]复杂应力条件下长江口原状饱和软黏土门槛循环应力比试验研究[J]. 刘功勋,栾茂田,郭莹,王忠涛,贺林,张俊峰. 岩土力学. 2010(04)
[8]双向激振下饱和软黏土动模量与阻尼变化规律试验研究[J]. 王军,蔡袁强,丁光亚,潘晓东. 岩石力学与工程学报. 2010(02)
[9]考虑主应力方向变化的原状软黏土应力应变性状试验研究[J]. 沈扬,周建,龚晓南,刘汉龙. 岩土力学. 2009(12)
[10]粉质黏土周期荷载后的不排水强度衰化特性[J]. 王淑云,鲁晓兵,赵京,王爱兰. 岩土力学. 2009(10)
博士论文
[1]单、双向激振循环荷载作用下饱和软粘土动力特性研究[D]. 王军.浙江大学 2007
[2]考虑主应力方向变化的原状软粘土试验研究[D]. 沈扬.浙江大学 2007
[3]循环荷载作用下结构性软粘土特性的试验研究[D]. 陈颖平.浙江大学 2007
本文编号：3091344
【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】：199 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究现状及文献综述
1.2.1 软粘土的结构性、各向异性和应力路径依赖性
1.2.2 常围压循环荷载作用下饱和软粘土力学特性研究现状
1.2.3 变围压应力路径下饱和软粘土力学特性研究现状
1.2.4 主应力轴旋转应力路径下饱和软粘土力学特性研究现状
1.3 本文的主要工作
第2章 试验仪器及土样
2.1 前言
2.2 试验仪器
2.2.1 GDS动三轴试验系统（DYNTTS）
2.2.2 GDS动态空心圆柱系统（DYNHCA）
2.3 试验用土
2.3.1 原状软粘土的获取和质量检测
2.3.2 试验用土的物理力学指标
2.4 试样的制作、饱和和固结
2.4.1 试样的制作
2.4.2 试样的饱和和固结
2.4.2.1 试样的饱和
2.4.2.2 试样的固结
2.5 本章小结
第3章 复杂应力路径下饱和软粘土静力特性试验研究
3.1 前言
3.2 结构性软粘土的三轴固结不排水剪切试验
3.2.1 试验方案
3.2.2 试验结果及分析
3.2.2.1 应力-应变关系
3.2.2.2 孔压-应变关系
3.2.2.3 有效应力路径
0固结软粘土应力路径三轴试验"> 3.3 K0固结软粘土应力路径三轴试验
3.3.1 试验方案
3.3.2 试验结果及分析
3.3.2.1 不同应力路径下应力加载
3.3.2.2 不同应力路径下应力-应变关系
3.3.2.3 不同应力路径下孔压-应变关系
3.3.2.4 有效应力路径
0固结软粘土定向剪切试验"> 3.4 K0固结软粘土定向剪切试验
3.4.1 试验方案
3.4.2 试验结果及分析
3.4.2.1 不同角度下应变分量发展
3.4.2.2 不同角度下应力-应变关系
3.4.2.3 不同角度下孔压发展规律
3.4.2.4 强度包络线
3.4.2.5 应力-应变不共轴现象分析
3.5 本章小结
第4章 长期循环荷载作用下饱和软粘土动力特性
4.1 前言
4.2 长期循环三轴试验方案及典型试验结果
4.2.1 长期循环三轴试验方案
4.2.2 典型试验结果
4.3 应变和孔压发展
4.3.1 长期循环荷载作用下应变发展
4.3.2 长期循环荷载作用下孔压和有效应力路径发展规律
4.3.3 基于有效应力路径的孔压和应变关系式
4.4 应力-应变滞回曲线和回弹特性
4.5 长期循环荷载作用下累积应变预测方程
4.6 饱和软粘土的临界动应力水平
4.6.1 门槛循环应力比和临界循环应力比
4.6.2 容许循环应力比
4.6.3 饱和软粘土临界动应力水平的安定理论解释
4.7 本章小结
第5章 常围压应力路径下饱和软粘土的动力特性
5.1 前言
5.2 结构性对软粘土动力特性的影响
5.2.1 试验方案
5.2.2 应变和孔压发展规律
5.2.3 应力-应变滞回曲线
5.2.4 动回弹特性
5.2.5 累积塑性应变
5.3 频率对软粘土动力特性的影响
5.3.1 试验方案
5.3.2 应变和孔压发展规律
5.3.3 应力-应变滞回曲线
5.3.4 回弹特性
5.3.5 累积应变
5.4 排水条件对软粘土动力特性的影响
5.4.1 试验方案
5.4.2 不排水和部分排水条件下典型试验结果
5.4.3 不同循环动应力水平下孔压发展规律对比
5.4.4 不同排水条件下的滞回曲线和回弹变形
5.4.5 不同排水条件下的累积应变
5.5 分阶段循环加载下软粘土动力特性
5.5.1 试验方案
5.5.2 分阶段加载不排水条件下试验结果分析
5.5.3 分阶段加载排水条件下试验结果分析
5.6 本章小结
0固结饱和软粘土动力特性">第6章 变围压应力路径下K0固结饱和软粘土动力特性
6.1 前言
6.2 变围压循环三轴试验方案
6.3 不同应力路径下加载应力
6.4 变围压应力路径下轴向应变发展规律
6.5 变围压应力路径下动孔压发展规律
6.6 变围压循环三轴试验有效应力路径分析
6.7 本章小结
0固结饱和软粘土动力特性">第7章 主应力轴旋转应力路径下K0固结饱和软粘土动力特性
7.1 前言
7.2 交通荷载作用引起的应力路径分析
7.3 循环扭剪试验方案
7.4 CT和CTS试验应力路径对比
7.5 主应力轴循环旋转对竖向应变和孔压发展的影响
7.6 主应力轴循环旋转对竖向应力-应变滞回曲线的影响
7.7 主应力轴循环旋转下竖向累积应变方程
7.8 本章小结
第8章 结论与展望
8.1 本文主要结论
8.2 进一步研究建议
参考文献
简历及发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期循环荷载作用下温州结构性软黏土的应变特性研究[J]. 郭林,蔡袁强,王军,谷川. 岩土工程学报. 2012(12)
[2]原状软粘土各向异性及其对工程影响研究[J]. 严佳佳,李伯安,陈利明,周建,管林波. 西北地震学报. 2011(S1)
[3]考虑主应力轴偏转角影响的饱和软黏土不排水循环累积变形[J]. 姚兆明,黄茂松. 岩石力学与工程学报. 2011(02)
[4]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)
[5]主应力轴旋转下（b=0.5）原状软黏土孔压特性[J]. 温晓贵,郑鸿镔,周建,张勋. 岩石力学与工程学报. 2010(12)
[6]中主应力系数和主应力方向对原状黏土各向异性的影响研究[J]. 管林波,周建,张勋,谢新宇. 岩石力学与工程学报. 2010(S2)
[7]复杂应力条件下长江口原状饱和软黏土门槛循环应力比试验研究[J]. 刘功勋,栾茂田,郭莹,王忠涛,贺林,张俊峰. 岩土力学. 2010(04)
[8]双向激振下饱和软黏土动模量与阻尼变化规律试验研究[J]. 王军,蔡袁强,丁光亚,潘晓东. 岩石力学与工程学报. 2010(02)
[9]考虑主应力方向变化的原状软黏土应力应变性状试验研究[J]. 沈扬,周建,龚晓南,刘汉龙. 岩土力学. 2009(12)
[10]粉质黏土周期荷载后的不排水强度衰化特性[J]. 王淑云,鲁晓兵,赵京,王爱兰. 岩土力学. 2009(10)
博士论文
[1]单、双向激振循环荷载作用下饱和软粘土动力特性研究[D]. 王军.浙江大学 2007
[2]考虑主应力方向变化的原状软粘土试验研究[D]. 沈扬.浙江大学 2007
[3]循环荷载作用下结构性软粘土特性的试验研究[D]. 陈颖平.浙江大学 2007
本文编号：3091344
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