等应变增量比试验控制功能的开发与实现

研究砂土在沿着应变增量比(侧向应变增量与轴向应变增量的比值)为常数的路径加载时的力学响应具有十分重要的意义。对常规三轴试验设备进行了改造,增加量测试样体变的传感器,通过改变围压的大小来控制试样加载过程中的应变增量比,使其保持为常数。研制开发的试验设备可用于研究砂土在等应变增量比加载条件下的应力应变响应。针对砂土进行了等应变增量比的三轴试验,对试验结果的分析与比较表明系统具有足够的控制精度,从而验证了设备的有效性。

各向异性砂土渐近状态试验研究

砂土的渐近力学行为是土的本构关系的重要研究内容之一。通过系列三轴排水剪切试验、三轴等向压缩试验和等应变增量比试验研究了砂土的各向异性及其对于渐近状态的影响。研究结果表明:在剪切变形较小时,砂土主要表现出压缩变形的各向异性,在剪切变形较大的条件下则表现为强度的各向异性;当沿着等应变增量比路径加载时,应力比最终趋于一个常数,即渐近状态的应力比;相对于沉积面水平的试样而言,沉积面铅直的渐近状态应力比稍大;在剪切变形较小时,各向异性砂土的渐近状态应力比与各向同性准则预测结果相差较大,当剪切变形较大时二者较接近。通过比较不同各向异性材料的等应变增量比试验结果研究了各向异性的程度对于渐近状态应力比的影响。在揭示各向异性砂土渐近状态的物理机制的基础上给出了定量描述渐近状态应力比随应变增量比变化的数学表达式。

考虑侧向变形的各向异性砂土土压力试验研究

基于各向异性砂土在不同常应变增量比条件下的应变路径试验研究土压力系数与侧向应变约束条件之间的密切关系,并且进行各向异性砂土的土压力离心模型试验,验证材料试验的规律,分析比较大主应力与沉积面夹角不同时填土的土压力及位移场随挡墙位移变化规律的异同。研究结果表明,大主应力分别垂直和平行于沉积面的2种情况下,K0状态附近的滑动区域差别较小,土压力大小差别较小。随着挡墙位移的增大,2种情况下填土形成的滑楔体大小和土压力大小的差异明显增大,大主应力垂直于沉积面时填土中形成的滑楔体尺寸较小,土压力也相对较小。试验结果表明,与各向同性的情形相比,各向异性使静止状态的土压力增大,对极限状态影响较小,表明压缩变形各向异性明显比强度各向异性影响要大。

各向异性砂土主动侧土压力计算方法

土压力是土力学和岩土工程领域的基本研究课题之一。由于碾压作用墙后填土具有不同程度的各向异性,并且通常处于主动与被动状态之间的非极限状态。经典的朗肯和库仑土压力理论没有考虑填土各向异性的力学性质及挡墙位移效应对于土压力的影响。基于各向异性砂土的等应变增量比系列试验结果建立了土压力系数与与用应变增量比表述的应变约束条件之间所具有的惟一性关系,在此基础上给出了平动位移模式下各向异性砂土的主动土压力计算方法,并通过土压力离心模型试验结果对其计算方法进行了验证,初步表明了其有效性和合理性。