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基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型
1
作者
程树范
曾亚武
+2 位作者
叶阳
高睿
李涵
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期99-108,共10页
随着含水率(湿度)的增加,红层黏土(岩)会表现出体积膨胀和吸水软化的双重特征,这是诱发红层滑坡和路基隆起等地质灾害的主要原因。为研究含水率对受荷岩土体变形的影响,本文在湿度应力理论的基础上,对含水率归一化处理,提出基于相对湿...
随着含水率(湿度)的增加,红层黏土(岩)会表现出体积膨胀和吸水软化的双重特征,这是诱发红层滑坡和路基隆起等地质灾害的主要原因。为研究含水率对受荷岩土体变形的影响,本文在湿度应力理论的基础上,对含水率归一化处理,提出基于相对湿度的变模量本构,建立岩土膨胀分析模型;以固结黏土和红层黏土岩为研究对象,开展膨胀和吸水软化试验。结果表明:膨胀试验中,黏土岩和固结土的侧限膨胀率分别为0.345和0.205,膨胀应力分别为225.0和112.5 kPa,黏土岩具有更强的膨胀能力;固结土吸水效率更高,能够更快地达到膨胀平衡状态。软化试验中,干燥状态下黏土岩的压缩模量较大,但吸水过程中模量的衰减也较快,饱和状态下固结土与黏土岩的压缩模量基本相同。基于试验数据,对本文模型的稳态参数进行反演,并基于已标定的分析模型对侧限膨胀试验进行模拟,一方面,验证本文方法在稳态分析时的适用性;另一方面,给出了相对湿度场平均扩散率K的标定方法。以圆形洞室遇水问题为算例,进行了稳态理论计算和瞬态数值计算,以说明本文模型在应用于岩土膨胀大变形分析时的优越性。本文分析模型参数易获得,数值模拟结果准确性高,可为红层膨胀岩和膨胀土地区工程建设提供理论指导。
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关键词
红层黏土岩
湿度应力场
膨胀本构模型
遇水软化
数值模拟
相对湿度扩散率
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职称材料
题名
基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型
1
作者
程树范
曾亚武
叶阳
高睿
李涵
机构
武汉大学土木建筑工程学院
武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点试验室
中国地质大学(武汉)工程学院
出处
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期99-108,共10页
基金
国家自然科学基金项目(42107175,51178358,12172280)。
文摘
随着含水率(湿度)的增加,红层黏土(岩)会表现出体积膨胀和吸水软化的双重特征,这是诱发红层滑坡和路基隆起等地质灾害的主要原因。为研究含水率对受荷岩土体变形的影响,本文在湿度应力理论的基础上,对含水率归一化处理,提出基于相对湿度的变模量本构,建立岩土膨胀分析模型;以固结黏土和红层黏土岩为研究对象,开展膨胀和吸水软化试验。结果表明:膨胀试验中,黏土岩和固结土的侧限膨胀率分别为0.345和0.205,膨胀应力分别为225.0和112.5 kPa,黏土岩具有更强的膨胀能力;固结土吸水效率更高,能够更快地达到膨胀平衡状态。软化试验中,干燥状态下黏土岩的压缩模量较大,但吸水过程中模量的衰减也较快,饱和状态下固结土与黏土岩的压缩模量基本相同。基于试验数据,对本文模型的稳态参数进行反演,并基于已标定的分析模型对侧限膨胀试验进行模拟,一方面,验证本文方法在稳态分析时的适用性;另一方面,给出了相对湿度场平均扩散率K的标定方法。以圆形洞室遇水问题为算例,进行了稳态理论计算和瞬态数值计算,以说明本文模型在应用于岩土膨胀大变形分析时的优越性。本文分析模型参数易获得,数值模拟结果准确性高,可为红层膨胀岩和膨胀土地区工程建设提供理论指导。
关键词
红层黏土岩
湿度应力场
膨胀本构模型
遇水软化
数值模拟
相对湿度扩散率
Keywords
red bed clay rocks
humidity stress field
expansive constitutive model
water-softening
numerical simulation
diffusion coefficient of the relative humidity
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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题名
作者
出处
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1
基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型
程树范
曾亚武
叶阳
高睿
李涵
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
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