高路堤填石料的蠕变试验及本构模型研究

论文摘要

随着高速公路向山区的不断延伸,高填石路堤已经成为最常见的路堤形式。国内外高填石路堤的沉降统计资料表明,高填石路堤建成后的工后沉降明显,而且其持续时间可达2-3年之久。这表明高填石路堤的工后沉降具有明显的时间效应。填石料在高应力作用下蠕变量会变大,沪蓉西高速公路建设中存在着70多米的高路堤,研究填石料蠕变的时间效应就显得尤为重要,有必要深入探讨其蠕变机理。本文以沪蓉西高速公路为背景,对干沟高填石路堤的填石料进行了长时间的蠕变试验研究。首先对填石料的蠕变试验的方案和试样的制备情况进行了相关的介绍,随后通过三轴剪切试验和压缩试验得到了填石料的一些物理力学特性,并通过对试验成果的分析得到了邓肯张模型的参数,在对高填石路堤的蠕变本构模型研究之后,通过对蠕变试验成果的分析,发现采用九参数蠕变本构模型可以很好描述填石料的蠕变特性,并通过对填石料的轴向蠕变和体积蠕变分析得到了填石料的九参数模型的参数值,最后为了研究填石料在单向压缩状态下的蠕变特性,进行了单向压缩蠕变试验,并与三轴蠕变试验成果进行了对比,结果表明,单向压缩蠕变量只相当于三轴剪切蠕变试验中某级的应力水平下的试验成果,由此可知如果要反映复杂应力状态的填石料的蠕变特性,应该采用三轴剪切蠕变试验。本文得到的填石料的蠕变特性和模型参数对于研究高填石路堤的工后沉降有很好的指导和应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土的分类和粗粒土的本构模型研究
• 1.2.2 土的蠕变试验及蠕变特性研究
• 1.2.3 土的蠕变本构模型研究
• 1.2.4 土的蠕变参数的辨识
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 填石料的蠕变试验方案
• 2.1 试验仪器
• 2.2 工程背景及试验用料
• 2.2.1 室内试验最大粒径的确定
• 2.2.2 填石料的级配模拟
• 2.2.3 最大干密度试验
• 2.2.4 渗透试验
• 2.3 试验方法及方案设计
• 2.3.1 三轴试样的制备
• 2.3.2 单向压缩仪试样的制备
• 2.3.3 试验的饱和和加载
• 2.3.4 蠕变试验方案
• 2.4 试验控制标准和影响因素
• 2.4.1 剪切速率控制标准
• 2.4.2 分级加载时间和应变的控制
• 2.4.3 试验影响因素及试验注意事项
• 2.5 本章小结
• 第三章 填石料物理力学特性试验
• 3.1 填石料的压缩试验
• 3.2 填石料的三轴剪切试验
• 3.2.1 试验简介
• 3.2.2 应力应变关系特性
• 3.2.3 变形特性
• 3.2.4 抗剪强度特性
• 3.3 本章小结
• 第四章 填石料的非线性弹性本构模型
• 4.1 概述
• 4.1.1 邓肯张（Duncan Zhang）非线性弹性模型（E ν模型、E K 模型）
• 4.1.2 双屈服面弹塑性模型
• 4.1.3 修正的Naylor K G 模型
• 4.2 邓肯张本构模型的建立
• 4.3 本章小结
• 第五章 高填石路堤蠕变本构模型研究
• 5.1 概述
• 5.2 土的蠕变变形特性
• 5.3 填石料的蠕变本构模型
• 5.3.1 基本元件
• 5.3.2 组合模型
• 5.3.3 蠕变经验本构关系
• 5.3.4 填石料蠕变参数的辨识
• 5.4 本章小结
• 第六章 填石料的蠕变试验研究
• 6.1 填石料的试验成果及分析
• 6.2 九参数蠕变模型及模型参数
• 6.2.1 填石料的轴向蠕变分析
• 6.2.2 填石料的体积蠕变分析
• 6.2.3 填石料的九参数模型参数
• 6.3 填石料的大型压缩蠕变试验
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢