含有掺杂物土的应力应变特性研究

论文摘要

三轴试验是最常用的土工试验之一,通过测得试样应力和应变的变化来推导土体的本构模型参数。而局部变形数字图像测量技术在三轴试样变形测量中的应用,克服了传统变形测量方法的不足,提高了变形测量的精度,为土工三轴试验提供了全新的、更合理有效的变形测量手段。本文的研究基础就是将大连理工大学环境土力学研究室自行研制开发的三轴试验土样变形的数字图像测量系统应用于土工三轴试验,主要研究了含有掺杂物土体的应力应变关系特性。通过室内三轴试验方法研究了掺杂塑料薄膜土的应力应变特性。试验结果表明:（1）掺杂塑料薄膜土的强度和抵抗变形的能力较纯土有一定的增强。（2）对于抗剪强度指标,与纯土相比,掺杂的塑料膜对内摩擦角影响较小,主要使粘聚力有所提高,提高的程度与塑料薄膜所在的位置有关。（3）塑料薄膜对土样的径向变形有很大约束作用;土样变形到一定程度后,横纵变形比基本保持不变。（4）掺杂塑料薄膜对Duncan-Chang非线性模型计算参数的影响主要表现在对D（泊松比系数）和c（粘聚力）的影响。另外,通过室内三轴试验方法研究了掺杂草根土的抗剪强度和变形特性,这有助于我们深入认识植被护坡机理和合理确定掺杂草根土的抗剪强度。通过大量的对比试验,分析了掺杂草根砂土的应力-应变曲线,试验结果表明:（1）草根只有在应变达到一定程度后才能发挥作用;（2）掺杂草根土的主应力差值较纯土的主应力差值有很大的提高,但受围压的影响,围压越大,强度提高的反而越小;（3）掺杂草根土与纯砂土变形趋势相同,均呈应变软化现象。本文利用摩尔-库仑准则对掺杂草根土的试验结果的强度包线进行拟合,发现效果良好,说明掺杂草根土服从摩尔-库仑准则。本文还根据伪粘聚力原理计算出草根所产生的侧向约束力,以及草根在土样受力过程中所约束的土样侧向变形程度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景、目的和主要工作
• 1.1.1 论文的研究背景及目的
• 1.1.2 论文的主要工作
• 2 土工三轴实验的介绍
• 2.1 三轴试验仪的基本原理及传统测量方法
• 2.1.1 三轴试验基本原理
• 2.1.2 三轴土样变形测量的常规方法
• 2.2 GDS三轴试验系统基本介绍
• 2.3 数字图像变形量测技术简介
• 3 掺杂塑料薄膜土样的强度和变形的特性研究
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验描述
• 3.2.1 试样制备
• 3.2.2 试验具体步骤
• 3.3 试验结果分析
• 1-σ₃）与轴向应变（ε₁）的关系'>3.3.1 掺杂塑料薄膜土的主应力差（σ₁-σ₃）与轴向应变（ε₁）的关系
• 3.3.2 掺杂塑料薄膜土的摩尔强度包络线
• 3.3.3 塑料薄膜对土体径向变形的研究
• 3.4 邓肯张非线性模型计算参数讨论
• 3.4.1 Duncan-Chang模型及其参数
• 3.4.2 Duncan-Chang试验参数分析
• 3.5 塑料薄膜所在层的剪应力分布特点讨论
• 3.6 掺杂塑料薄膜土的破坏过程描述
• 3.7 本章小结
• 4 掺杂草根土的应力应变特性研究
• 4.1 试验材料
• 4.2 试验结果分析
• 4.2.1 掺杂草根土的应力应变关系
• 4.2.2 应用摩尔-库仑破坏准则分析掺杂草根土
• 4.2.3 掺杂草根对土体径向变形的影响
• 4.3 掺杂草根对土的Duncan-Chang模型参数的影响
• 4.4 关于不同类型的掺杂物对砂土强度的影响程度讨论
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢