真三轴固结条件下黄土动力特性试验研究
发布时间：2021-04-15 23:15
为了揭示复杂固结应力条件下黄土的动力特性,本文采用动扭剪仪主要研究了真三轴固结状态下黄土动剪应力应变关系、动强度及震陷变形与固结中主应力系数b、含水率及固结围压之间的关系,分析讨论了原状黄土震陷系数与振次、含水率、固结围压及固结中主应力系数b之间的关系,主要得出了以下结论:（1）循环扭剪荷载作用下,黄土动剪应变逐渐发展,范围分布在10-5到10-2之间。不同中主应力系数b固结条件下动剪应力比与动剪应变曲线趋于一致,黄土的动剪应力应变关系均符合双曲线模型。（2）黄土在剪切破坏过程中剪应变逐渐发展,动模量有所降低,引入综合物理指标与前人研究成果进行对比,通过物性指标计算黄土构度指标,对最大动剪切模量与固结应力及构度进行分析,并建立了相关关系式。（3）在逐级加载的黄土动力特性试验中,对比分析了黄土阻尼比随固结中主应力系数b、含水率及固结围压的变化规律。b值从1～0.25变化时,土颗粒间的摩擦力使得阻尼比增大。对不同影响因素下黄土阻尼比进行拟合分析,建立了黄土阻尼比与动剪应变的曲线拟合公式。（4）黄土的动强度在不同b值以及不同湿度与固结应力下有所不同,分析了不同含水率下黄土动强度指标。（5）含...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验试样Figure2-1Thetestsample仪器介绍
西安理工大学硕士学位论文10由于试样为空心圆柱试样，因此在剪切破坏过程中剪应力并非是单一不变的，在沿着空心圆柱试样径向的方向，剪应力分布有所差异，为解决应力与应变的计算问题，因为试样内外腔的尺寸相对于圆柱薄壁的尺寸更大，故采用分别假定试样为弹性与塑性状态的方法进行计算更加合理，如式(2-4)～(2-6)所示。竖向应力σz、径向应力σr和环向应力σθ计算式如式(2-1)、(2-2)、(2-3)所示，可以看出，根据轴向正应力、径向正应力及环向正应力可求得最终的加载参数即轴力W、内腔压力、外腔压力。zoo+))/iiros=WPrPrAPA22（（(2-1)ooroiiiPrPrrr+=+(2-2)oooiiiPrPrrr=(2-3)塑性状态时，动荷载施加完成后，试样在剪切破坏的过程中剪应力的分布是规律的：z33o32()iTrr=(2-4)弹性状态时，动荷载作用下土体单元的剪应力沿径向线性分布：))((22ioiozrrrrT+=(2-5)将塑性状态与弹性状态的计算结果进行平均，则由式(2-4)和式(2-5)的平均值可得：++=))(()(23212233ioioiozrrrrTrrT(2-6)式中r为传力轴半径，取3.1cm，Ar代表竖向加荷轴的截面面积，As代表空心圆柱试样截面面积，ri、ro分别为试样内、外半径。根据Mohr应力圆，试样处于真三轴固结状态的主应力及其与法向的夹角由下式得出：图2-5应力摩尔圆Fig.2-5StressMohrCircle
西安理工大学硕士学位论文28式中:mu————为构度指标，e为自然对数Z————为湿度、密度、粒度的综合物理量————液性指数————干密度0————孔隙比前人已对复杂应力状态下黄土动力特性做了研究，得出了含水率与固结球应力对土体抗剪切破坏能力影响的相关结论，本小节将引用陈攀对月登阁地铁站黄土试样采用空心圆柱扭剪仪在均压状态下进行黄土动力试验的部分结果，表3-1为试样用土物性指标，在动应力应变关系、动强度方面，通过引用综合物理指标Z的方式进行了对比。表3-1月登阁黄土土样的基本物理性质指标Table2-1Thebasicphysicalpropertiesoflossessamples天然密度/(g·cm-3)含水率w/%干密度d(g·cm-3)液限lw/%塑限pw/%塑性指数pI/%1.6821.01.3934.218.615.6(a)w=16%，Z=0.24,月登阁黄土动应力应变曲线(b)w=16%，Z=0.19，幸福林带黄土动应力应变曲线(a)w=16%、Z=0.24，月登阁黄土动剪切模量(b)w=16%、Z=0.19，幸福林带黄土动剪切模量图3-10不同综合物理指标下动力特性参数比较Fig3-10Comparisonofdynamiccharacteristicparametersunderdifferentcomprehensivephysicalindexes030609012015000.0050.010.0150.020.02550kPa100kPa200kpa动剪应变γd动剪应力σzθ/kPa0204060801001201401601801.00E-051.00E-041.00E-031.00E-021.00E-0150kPa100kpa200kPa动剪切模量Gd/MPa动剪应变γd
本文编号：3140275
【文章来源】：西安理工大学陕西省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验试样Figure2-1Thetestsample仪器介绍
西安理工大学硕士学位论文10由于试样为空心圆柱试样，因此在剪切破坏过程中剪应力并非是单一不变的，在沿着空心圆柱试样径向的方向，剪应力分布有所差异，为解决应力与应变的计算问题，因为试样内外腔的尺寸相对于圆柱薄壁的尺寸更大，故采用分别假定试样为弹性与塑性状态的方法进行计算更加合理，如式(2-4)～(2-6)所示。竖向应力σz、径向应力σr和环向应力σθ计算式如式(2-1)、(2-2)、(2-3)所示，可以看出，根据轴向正应力、径向正应力及环向正应力可求得最终的加载参数即轴力W、内腔压力、外腔压力。zoo+))/iiros=WPrPrAPA22（（(2-1)ooroiiiPrPrrr+=+(2-2)oooiiiPrPrrr=(2-3)塑性状态时，动荷载施加完成后，试样在剪切破坏的过程中剪应力的分布是规律的：z33o32()iTrr=(2-4)弹性状态时，动荷载作用下土体单元的剪应力沿径向线性分布：))((22ioiozrrrrT+=(2-5)将塑性状态与弹性状态的计算结果进行平均，则由式(2-4)和式(2-5)的平均值可得：++=))(()(23212233ioioiozrrrrTrrT(2-6)式中r为传力轴半径，取3.1cm，Ar代表竖向加荷轴的截面面积，As代表空心圆柱试样截面面积，ri、ro分别为试样内、外半径。根据Mohr应力圆，试样处于真三轴固结状态的主应力及其与法向的夹角由下式得出：图2-5应力摩尔圆Fig.2-5StressMohrCircle
西安理工大学硕士学位论文28式中:mu————为构度指标，e为自然对数Z————为湿度、密度、粒度的综合物理量————液性指数————干密度0————孔隙比前人已对复杂应力状态下黄土动力特性做了研究，得出了含水率与固结球应力对土体抗剪切破坏能力影响的相关结论，本小节将引用陈攀对月登阁地铁站黄土试样采用空心圆柱扭剪仪在均压状态下进行黄土动力试验的部分结果，表3-1为试样用土物性指标，在动应力应变关系、动强度方面，通过引用综合物理指标Z的方式进行了对比。表3-1月登阁黄土土样的基本物理性质指标Table2-1Thebasicphysicalpropertiesoflossessamples天然密度/(g·cm-3)含水率w/%干密度d(g·cm-3)液限lw/%塑限pw/%塑性指数pI/%1.6821.01.3934.218.615.6(a)w=16%，Z=0.24,月登阁黄土动应力应变曲线(b)w=16%，Z=0.19，幸福林带黄土动应力应变曲线(a)w=16%、Z=0.24，月登阁黄土动剪切模量(b)w=16%、Z=0.19，幸福林带黄土动剪切模量图3-10不同综合物理指标下动力特性参数比较Fig3-10Comparisonofdynamiccharacteristicparametersunderdifferentcomprehensivephysicalindexes030609012015000.0050.010.0150.020.02550kPa100kPa200kpa动剪应变γd动剪应力σzθ/kPa0204060801001201401601801.00E-051.00E-041.00E-031.00E-021.00E-0150kPa100kpa200kPa动剪切模量Gd/MPa动剪应变γd
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