泥炭质土K0固结不同开挖路径应力-应变关系研究

基坑开挖过程中不同部位的土体会因不同的卸荷力学行为而表现出动态的破坏特性。为研究基坑土体开挖过程中复杂的卸荷应力路径,利用TSZ-1S应力控制式三轴仪分别对湖相沉积的泥炭质土进行固结不排水及K0固结下的加、卸荷试验,并按侧向、轴向、轴侧向同时卸荷等不同卸荷条件制定试验方案,模拟基坑开挖过程中不同部位土体卸荷路径下的应力-应变曲线、卸荷剪切破坏时的强度及初始切线模量等的变化规律。试验结果表明:土体的应力-应变特性与应力路径密切相关,各路径下应力-应变曲线都近似呈双曲线型;卸荷剪切破坏时强度明显低于加荷破坏。对不同卸荷路径下初始切线模量(E_(i))的研究发现,E_(i)受侧向卸荷影响较大,卸荷后E_(i)有所提高,轴向卸荷对其影响较小。对各应力-应变曲线进行归一化处理,构建了考虑不同归一化因子的归一化方程,以该方程为基础对不同应力路径下的泥炭质土进行归一化处理,并对结果进行了验证,效果良好。本研究可为泥炭质土场地上基坑在不同卸荷路径下的变形参数和本构关系的研究提供参考。

以K_0固结线为基准的修正Lade-Duncan模型

针对传统塑性力学中土的屈服曲面是以等倾线为轴的各向同性曲面,无法考虑原状土的K0固结这一常规初始状态以及各向异性等结构性属性,在描述原状土的屈服、破坏等力学性能时不能很好地拟合试验的问题,类似等倾线与π平面,以K0固结线为轴线,建立了可以反映土的各向异性的χ平面.并在此基础上构造了适用于原状土的修正Lade-Duncan模型.对既有π平面上真三轴试验数据的数学分析表明,修正Lade-Duncan模型能更客观的描述原状土的屈服、破坏、各向异性等结构性属性.

k_0固结饱和黏土的动剪切模量与阻尼比试验研究

开展一系列k_0固结饱和黏土的动三轴试验,研究了围压、初始静偏应力、加载历史3种因素对动剪模量-动应变(G-γ)和阻尼比-动应变(λ-γ)关系曲线的影响,并利用Hardin Drnevich公式对试验获得的G-γ关系进行了分析。结果表明,k_0固结黏土的G/Gmax-γ曲线与围压无关;G-γ曲线随初始静偏应力水平的增加逐渐下移,λ-γ曲线随初始静偏应力水平的增加逐渐上移;以累积应变作为加载历史的度量,初始动剪模量G′随不同累积应变的增大逐渐减小,并呈现良好的线性规律;不同累积应变条件下的G-γ关系可用初始动剪模量G′作为归一化参数,并具有良好的归一化特性;累积应变对λ-γ关系影响不大。研究成果可为场地的动力特性评价提供必要参考。

考虑原状土初始应力状态的修正SMP屈服准则

原状土与重塑土力学性质方面的差异性,来源于两者初始应力状态的不同及由此引起的结构性差异。重塑土的屈服曲面以等倾线为基线,原状土由于在形成过程中处于三向不等压状态,故其屈服曲面应以K0固结线(初始应力线)为基线。基于松冈-中井的空间滑动面屈服准则,在考虑初始K0固结状态的基础上给出了适用于原状土的修正SMP屈服准则。修正SMP屈服面由常规SMP屈服面绕位于σ2Oσ3平面上的直线σ2=-σ3旋转得到,旋转的角度等于等倾线与K0固结线之间的夹角。与在子午面和π平面上研究重塑土的屈服行为类似,研究原状土的屈服应该在通过K0固结线的子午面和通过σ1+K0σ2+K0σ3=c的χ平面上进行。针对砂雨法试样的真三轴实验结果计算表明,与常规SMP屈服准则相比,基于K0固结线的修正SMP屈服准则更适合描述自然沉积土的强度和屈服特征。

上海软土的初始应力状态的影响研究

在K_0固结不排水三轴试验和各向等压固结不排水三轴试验的基础上,探讨初始应力状态对上海软土的强度和变形的影响规律,从而得出一些有益的结论,可供进一步的研究参考。

不同应力路径状态下土中应力

土的性质不但与当前的应力状态有关 ,而且依赖于过去和新近的应力历史 ,即应力路径。Lambe提出的应力路径方法 ,为现场和实验室研究土的性质 ,提供了一个合理方法。不同的加载方法和加载路径对土的各项指标和性质都有很大的影响。在实际工程中 ,尤其是深基坑开挖、堆载予压法地基处理和打桩的过程中这几种典型的加载路径 ,对在实验室研究土的应力提供了一定的依据。

粘性土三轴剪切试验的实质应力和破坏条件

常规的应力路径表示方法,难以刻画粘性土三轴试验中原状土试样和重塑土试样在初始各向异性方面存在的差别,也无法给出原状土试样的压缩强度较大而拉伸强度较小现象产生的原因。对此,从等压固结和K0固结的初始应力状态特征入手,研究了不同后续加载条件对三轴试样前期应力状态的影响。结果表明,决定试样屈服和破坏的应力是考虑了试样初始应力各向异性基础之后的实质应力。原状试样等压固结三轴试验和原状试样K0固结三轴试验在实质应力p′、q′空间中的应力路径和破坏曲线,合理解释了不同前期固结条件对试样强度有显著影响。

红黏土在卸荷状态下的力学特性试验研究

选取工程中常见的3种应力路径,进行不同稠度状态的原状及重塑红黏土的力学特性试验,以研究在不同稠度状态下结构性红黏土在侧向卸荷条件下的变形破坏特性。通过将卸荷比的概念应用于贵州红黏土进行红黏土在卸荷开挖状态下其卸荷比与变形关系的研究,研究结果表明:初始卸荷比可以很好地描述红黏土剖面在不同应力路径下的变形破坏特征。不同含水率、不同应力路径和不同固结围压下红黏土的初始卸荷比有很大的规律性及差异性,其与红黏土的变形具有密切的联系,可以用来作为一种研究手段建立和描述红黏土在工程中的受力变形破坏规律。