黄土邓肯张模型有限元计算参数的试验

为配合有限元计算分析的需要，从工地现场取样，进行了黄土的室内三轴试验，并对试验结果进行了分析，得到了邓肯-张非线性模型有限元计算的8个参数。黄土的有限元参数随着试样的压实度和试验时围压的不同而变化。在含水量保持不变的情况下，邓肯-张E～μ模型的8个参数中，参数K、n、Rf、C、φ、G均随压实度的提高而增大；F、D随K的变化规律不明显。在含水量和压实度保持不变的情况下进行三轴试验，土样的（σ1-σ3）f、（σ1-σ3）ult、Ei、Rf均随σ3的增大而增大，μi随σ3的增大而减小，D随σ3变化的规律不明显。

沥青混合料黏塑性变形的不同形式描述

分析了沥青混合料的变形组成,提出了包含弹塑性、黏弹性和黏塑性变形分量的本构框架,采用3种不同方式描述其黏塑性变形,分别得到相应的黏弹塑性本构模型:模型1——假定黏塑性应力与蠕变加速度成正比;模型2——假定黏性系数是加载时间函数;模型3——假定黏塑性应变满足应变硬化定律;进行试样在0.10,0.15,0.20,0.25和0.30 MPa应力下单轴压缩蠕变实验,求得模型参数,对比研究了模型预测值和实验值。研究表明:较低应力下3种模型完整反映了沥青混合料压缩蠕变的整个过程;在较高应力时,模型2预测值与实验结果吻合最好,模型1次之,模型3预测初始蠕变效果最差。

原状Q_3黄土剪切破损机理及其本构模型研究

原状Q_3黄土具有显著的结构性与湿陷性,其结构性对力学性状的影响非常复杂。为揭示原状Q_3黄土在三轴剪切试验过程中的细观结构变化,构建描述原状黄土Q_3剪切破坏细观结构破损演化规律的本构方程,揭示其结构性对力学性状的影响,采用了应力控制式CT–三轴仪对非饱和原状Q_3黄土进行围压为50,100,200,400 k Pa的固结排水三轴剪切试验,同时利用CT机将试样的5个断面分别按固结完成时、微裂纹产生时、剪切破损发展演化Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和剪切破坏时6种损伤状态进行实时无损量测。结合三轴剪切试验时应力应变状态、对应的CT扫描CT数及方差的物理意义定义了原状黄土破损结构势参数与破损率,建立了破损率与轴向应变、偏应力的演化方程,充分利用CT图像上的细观物理信息研究了原状Q_3黄土结构破损演化过程及力学行为。试验结果表明:在峰值偏应力前后弱软化型试样随轴向应变的增大CT数先增大后减小、方差先减小后增大,而硬化型试样则CT数单调增大、方差单调减小;剪切破坏时软化型试样破损结构势参数先小幅增长后快速减小,硬化型试样其值变化不大;根据定义的破损率与轴向应变、偏应力函数关系将不同围压下破损前和破损后分段拟合进行归一化处理建立的本构方程可以很好地表述原状黄土剪切破坏细观结构破损演化全过程。

延安新区非饱和重塑Q_(2)黄土力学特性研究

为了解决填方工程中沉降变形准确计算的问题,采用室内试验与理论推导相结合的方法,实现定量描述不同压实度和吸力对重塑黄土力学特性影响规律的目的。首先,以延安新区重塑离石黄土为研究对象,根据不同功能区的压实情况,设计了3种干密度试样;然后,采用非饱和土三轴剪切仪,通过控制不同基质吸力和净围压,设计了一系列三轴剪切试验,研究了基质吸力对不同压实度黄土力学特性的影响规律;最后,在试验规律的基础上,将基质吸力和干密度引入到邓肯-张非线性模型中。结果表明:在实际工况条件下,重塑离石黄土的破坏形态仅表现为应变硬化和理想弹塑性两种形态,采用双曲线能较好地描述其应力应变关系;干密度对非饱和重塑离石黄土的有效黏聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均有影响,基质吸力对土体强度的影响主要体现在土体的有效黏聚力上,对有效内摩擦角影响不大;吸力摩擦角在研究范围内总是小于有效内摩擦角。根据试验规律分别拟合了基质吸力和初始干密度与非线性模型参数之间的关系曲线,量化分析了两者对模型参数的影响,并将拟合的结果引入到切线弹性模量中,得到了非饱和离石黄土切线弹性模量的计算公式。该研究内容可为黄土地区填方工程的沉降计算提供参考。