原状Q_2黄土三轴剪切细观结构演化定量研究

基于非饱和原状Q2黄土CT-三轴剪切试验得到的结构演化清晰的CT图像及CT数据,提出利用CT数随偏应力的关系确定屈服应力的新方法。基于CT数定义了结构性参数和结构演化变量;分析了结构演化变量与净围压和吸力的关系,相对于应变(包括偏应变和体应变),当吸力相同时,净围压越大,结构演化变量值越大;当净围压相同时,吸力越大,结构演化变量值越小。建立了非饱和原状Q2黄土三轴剪切过程的结构演化方程,该方程为结构演化变量与偏应变和体应变的关系,能同时反映净围压和吸力等对结构演化的影响。利用提出的结构演化方程对试验数据进行拟合,拟合结果较理想。

基于伊留辛公设的Q_2原状黄土弹塑性本构模型

为了较好地模拟非饱和Q2原状黄土的剪胀性和软化性,进行了一系列非饱和Q2原状黄土室内试验,获得非饱和Q2原状黄土的物理及力学参数。结合应变空间的塑性力学理论,推导出Q2原状黄土的屈服函数和以塑性功为硬化参数的硬化规律。根据伊留辛公设和相关联流动法则,建立了应变空间的Q2原状黄土弹塑性本构模型。通过计算与试验实测值的比较,表明该本构模型能反映Q2原状黄土的剪胀性和软化性。

基于综合结构势概念的结构性原状黄土屈服准则

为了研究结构性原状黄土在加载条件下的破坏特性,采用试验的方法对Q2原状黄土进行了非饱和土三轴剪切试验研究。基于试验成果,定义了可以考虑球应力、偏应力和基质吸力等因素的土的结构性变量参数m。利用通过试验提出的m的计算方法,找出抗剪强度参数c、?值与m之间的关系,推导出m与c、?值的曲线方程,分别将曲线方程代入到Drucker-Prager(D-P)准则方程中对其进行修正,建立了结构性Q2原状黄土的修正屈服准则,该准则可以考虑Q2原状黄土的结构性影响,符合黄土的结构性特性,绘制出可反应结构性参数影响的屈服面,并验证了其合理性。

基于扰动状态概念的非饱和原状Q_2黄土本构模型

Q_2黄土是典型的非饱和土,具有明显的结构性和一定的湿陷性。在扰动状态概念基础上,建立了一个考虑细观结构演化的非饱和原状Q_2黄土本构模型,并通过试验建立了细观试验数据与土体宏观现象的联系,即通过CT-三轴试验过程中的CT数据表征和测定土样的扰动变量,从而得到结构性土体的扰动函数(结构演化规律)。模型中,以陈正汉等提出的非饱和土增量非线性弹性模型和修正Barcelona非饱和土弹塑性本构模型描述相对完整状态和完全调整状态,以CT-三轴试验为依据建立的扰动函数较为客观真实,从而使模型能更好地描述非饱和原状Q_2黄土的力学特性。模型包括土骨架变形与水量变化两个方面,可对加载过程和湿陷过程进行描述。模型参数均可由试验确定,且通过试验资料初步验证了模型的合理性。