球应力慢速循环加卸载作用下饱和砂土变形特性研究
发布时间：2021-01-15 09:18
土石坝、土质边坡等土工构筑物中的土体常因水位升降而经历偏应力恒定、有效球应力往复循环加卸载的应力路径,并发生持续的变形累积。为研究土体在该应力路径下的变形规律,论文开展了较为系统的球应力循环三轴试验,研究了球应力单调增大、减小过程中体应变、剪应变的发展规律,分析了应力循环对体应变、剪应变的影响,探讨了初始偏应力、初始球应力及初始密度对应力变形的影响机制。开展了该应力路径下的PFC数值试验,建议了增量形式的球应力循环下土体应力-应变关系的数学描述方法并进行了初步验证。取得了如下研究成果:1.采用福建标准砂进行了较系统的等偏应力、球应力慢速循环加卸载应力路径三轴试验。结果表明球应力的循环变化不仅会引起土体的体应变,而且也会引起剪应变的发生。在不同的应力条件下,应变的发展存在一些基本规律。（1）在单次循环过程中,体应变随着球应力的增大（减小）而单调增大（减小）,而且体应变与球应力对数之间近似呈线性关系。（2）在球应力加载阶段,剪应变单调增大,且增长量均小于0.1%,可忽略。（3）球应力卸载阶段,剪应变的发展与应力比密切相关。应力比较小时,剪应变随着球应力的减小变化缓慢,随着应力比的增大,剪应...
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１水位变化引起的坝体沉降??
〇非线性变形的本构模型研宄??１．３．１侧重单调应力路径下的本构模型??１．３．１．１非线性模型??岩土材料的应力－应变关系具有明显的非线性，为此很多学者在线弹性理论的基础上提出非线性弹性模型。该类模型基于广义胡克定律，采用分段线性的方法，表达应力增量和应变量之间的关系。模型中弹性模量是变量，与应力状态有关。一般可以表达为：??６??
２．２试验装置??本文采用的试验仪器为ＷＦ中型应力路径三轴仪，该仪器由压力室、加压系统和数据采集系??统三部分组成，如图２－１所示。??压力室位于竖向驱动系统的顶部，由底座、有机玻璃罩和金属上盖等形成的密闭容器组成，??是仪器的重要组成部分。其底部有用于测量围压、孔压的接头。底座底部还有两个排水管，用??于连接试样的上下排水，其中下排水管与孔压传感器连接。压力室顶部有轴向应力传感器和轴??向位移传感器。??试验围压通过伺服液压压力控制器提供，这是一个独立装置，压力通过控制系统驱动步进??马达，从而推动液压活塞产生，然后通过特定的压力传感器反馈信息。压力控制精度为１?ｋＰａ，??最大围压是２．０?ＭＰａ。轴向力由Ｔｒｉｔｅｃｈ?１００加载架提供，是一套由微处理器控制驱动的系统，具??有应力和应变控制功能，最大轴向力可达７５?ｋＮ，轴向最大行程为１０?ｃｍ。??数据采集系统包括：实时控制模块（ＲＴＣ）、应力路径模块、数据记录器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cyclic behavior of reinforced sand under principal stress rotation[J]. Alaa H.J.Al-rkaby,A.Chegenizadeh,H.R.Nikraz. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017(04)
[2]特殊应力路径下岸坡饱和土体变形特性模拟[J]. 陈勇,杨迎,曹玲. 岩土力学. 2017(03)
[3]考虑循环软化特性的饱和软土弹塑性本构关系研究[J]. 程星磊,王建华. 岩土力学. 2015(03)
[4]UH模型系列研究[J]. 姚仰平. 岩土工程学报. 2015(02)
[5]循环荷载作用下黏土改进边界面模型[J]. 李剑,陈善雄,姜领发. 岩土力学. 2015(02)
[6]库水循环加卸载条件下岸坡饱和土体变形特性试验研究[J]. 陈勇,韦双,Dave Chan. 水利学报. 2015(05)
[7]循环围压对超固结黏土变形特性影响试验研究[J]. 孙磊,王军,孙宏磊,谷川,蔡袁强. 岩石力学与工程学报. 2015(03)
[8]软黏土不排水循环应力应变响应的弹塑性模拟[J]. 程星磊,王建华,李书兆. 岩土工程学报. 2014(05)
[9]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)
[10]动力UH模型及其有限元应用[J]. 姚仰平,万征,秦振华. 力学学报. 2012(01)
博士论文
[1]基于广义位势理论的土的本构模型及其初步应用[D]. 温勇.武汉大学 2014
[2]砂土的剪胀性及本构模型的研究[D]. 迟明杰.北京交通大学 2008
[3]饱和砂土单调剪切特性与循环体变规律的试验研究[D]. 冷艺.大连理工大学 2008
[4]土的细观损伤本构模型[D]. 徐辉.华中科技大学 2007
[5]土本构关系及数值建模[D]. 张光永.华中科技大学 2007
[6]饱和砂土体有效应力物态地震反应分析方法的研究[D]. 陈存礼.西安理工大学 2005
[7]砂土液化后大变形的物理机制与本构模型研究[D]. 王刚.清华大学 2005
硕士论文
[1]福建标准砂加筋硬化与循环累积变形三轴试验及本构模型[D]. 王磊.浙江大学 2014
[2]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：2978647
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１水位变化引起的坝体沉降??
〇非线性变形的本构模型研宄??１．３．１侧重单调应力路径下的本构模型??１．３．１．１非线性模型??岩土材料的应力－应变关系具有明显的非线性，为此很多学者在线弹性理论的基础上提出非线性弹性模型。该类模型基于广义胡克定律，采用分段线性的方法，表达应力增量和应变量之间的关系。模型中弹性模量是变量，与应力状态有关。一般可以表达为：??６??
２．２试验装置??本文采用的试验仪器为ＷＦ中型应力路径三轴仪，该仪器由压力室、加压系统和数据采集系??统三部分组成，如图２－１所示。??压力室位于竖向驱动系统的顶部，由底座、有机玻璃罩和金属上盖等形成的密闭容器组成，??是仪器的重要组成部分。其底部有用于测量围压、孔压的接头。底座底部还有两个排水管，用??于连接试样的上下排水，其中下排水管与孔压传感器连接。压力室顶部有轴向应力传感器和轴??向位移传感器。??试验围压通过伺服液压压力控制器提供，这是一个独立装置，压力通过控制系统驱动步进??马达，从而推动液压活塞产生，然后通过特定的压力传感器反馈信息。压力控制精度为１?ｋＰａ，??最大围压是２．０?ＭＰａ。轴向力由Ｔｒｉｔｅｃｈ?１００加载架提供，是一套由微处理器控制驱动的系统，具??有应力和应变控制功能，最大轴向力可达７５?ｋＮ，轴向最大行程为１０?ｃｍ。??数据采集系统包括：实时控制模块（ＲＴＣ）、应力路径模块、数据记录器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cyclic behavior of reinforced sand under principal stress rotation[J]. Alaa H.J.Al-rkaby,A.Chegenizadeh,H.R.Nikraz. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017(04)
[2]特殊应力路径下岸坡饱和土体变形特性模拟[J]. 陈勇,杨迎,曹玲. 岩土力学. 2017(03)
[3]考虑循环软化特性的饱和软土弹塑性本构关系研究[J]. 程星磊,王建华. 岩土力学. 2015(03)
[4]UH模型系列研究[J]. 姚仰平. 岩土工程学报. 2015(02)
[5]循环荷载作用下黏土改进边界面模型[J]. 李剑,陈善雄,姜领发. 岩土力学. 2015(02)
[6]库水循环加卸载条件下岸坡饱和土体变形特性试验研究[J]. 陈勇,韦双,Dave Chan. 水利学报. 2015(05)
[7]循环围压对超固结黏土变形特性影响试验研究[J]. 孙磊,王军,孙宏磊,谷川,蔡袁强. 岩石力学与工程学报. 2015(03)
[8]软黏土不排水循环应力应变响应的弹塑性模拟[J]. 程星磊,王建华,李书兆. 岩土工程学报. 2014(05)
[9]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)
[10]动力UH模型及其有限元应用[J]. 姚仰平,万征,秦振华. 力学学报. 2012(01)
博士论文
[1]基于广义位势理论的土的本构模型及其初步应用[D]. 温勇.武汉大学 2014
[2]砂土的剪胀性及本构模型的研究[D]. 迟明杰.北京交通大学 2008
[3]饱和砂土单调剪切特性与循环体变规律的试验研究[D]. 冷艺.大连理工大学 2008
[4]土的细观损伤本构模型[D]. 徐辉.华中科技大学 2007
[5]土本构关系及数值建模[D]. 张光永.华中科技大学 2007
[6]饱和砂土体有效应力物态地震反应分析方法的研究[D]. 陈存礼.西安理工大学 2005
[7]砂土液化后大变形的物理机制与本构模型研究[D]. 王刚.清华大学 2005
硕士论文
[1]福建标准砂加筋硬化与循环累积变形三轴试验及本构模型[D]. 王磊.浙江大学 2014
[2]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：2978647
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