考虑温度对静止土压力K_(0)系数影响的统一硬化本构模型

K_(0)系数是重要的岩土工程参数,研究其影响因素和变化规律对合理确定地基应力状态至关重要。本研究通过试验和理论方法研究了温度对饱和黏性土K_(0)系数的影响。首先,以饱和标准砂-膨润土混合土样为对象,开展不同温度下的侧限压缩试验,获得了K_(0)系数随温度的变化规律,发现正常固结土的K_(0)系数随升温而减小,超固结土的K_(0)系数随升温而轻微增大;其次,推导出K_(0)系数与弹塑性屈服面偏转度之间的定量关系,并将其与温控侧限压缩试验结果结合,获得了屈服面偏转度随温度的变化规律;最后,将屈服面偏转度-温度关系引入统一硬化本构模型理论框架,建立了考虑温度对K_(0)系数影响的饱和黏性土弹塑性本构模型。所提出的模型能够较好地模拟多种类型的室内土力学试验。

基于三轴试验的黄土K_(0)固结特性研究

静止土压力系数(K_(0))是岩土工程中计算侧向土压力的关键参数,原状和重塑黄土的K_(0)系数在固结过程中的发展规律明显区别于黏土或砂土。为研究围压和初始孔隙比对原状和重塑黄土的K_(0)系数的影响,采用加装高精度局部径向位移计(LVDT)的应力路径三轴仪开展了K_(0)固结试验研究,结果表明:(1)重塑黄土的K_(0)系数受初始孔隙比(e_(0))的影响较为明显,当试样的初始孔隙比减小(从0.775变为0.503),其K_(0)系数的最大降幅为55%;然而原状黄土的K_(0)系数受有效围压(σ_(3)′)的影响较为明显,比如在σ_(3)′<350kPa时,K_(0)系数为0.77~0.85,在σ_(3)′>350kPa时,K_(0)系数为0.46~0.51;(2)在固结过程中,原状黄土试样和重塑黄土试样的K_(0)系数均发生陡降,具体表现为重塑黄土密样(e_(0)<0.6)的陡降发生在固结的起始阶段,重塑黄土松样(e_(0)≈0.77)的陡降发生在有效围压接近100kPa,而原状黄土试样的陡降发生在有效围压为350kPa附近;(3)在相同的有效围压和密度条件下,原状黄土的K_(0)系数大于重塑黄土。采用核磁共振技术(NMR)获取了重塑和原状黄土的孔隙分布,并辅以试样的超孔隙水压力、排水体积等数据进行了讨论,发现结构性是造成黄土K_(0)系数差异的主要原因。