粗粒土筋土界面力学特性试验研究

论文摘要

粗粒土填料在工程中应用广泛,粗粒土的抗剪强度特性、粗粒土与土工格栅等加筋材料接触界面的力学特性,已经成为当前研究中的热点问题。本文所作工作与成果主要为：1.根据粗粒土的特点,自主研制了适用于粗粒土的大型直接剪切试验仪。该直剪仪试样尺寸为500mm×500mm×300mm,能够进行粗粒土动、静荷载下复杂剪切路径的直剪试验,基本满足了粗粒土试验的要求。2.不同竖向荷载下粗粒土与加筋粗粒土的单向剪切试验结果表明：粗粒土和加筋粗粒土单向剪切的剪应力-剪切位移关系类似；加筋土法向位移-剪切位移变化曲线表现为法向应力越低,剪胀现象越明显；粗粒土加筋后的内聚力c有所增加,但是内摩擦角φ却有所降低。3.讨论了剪应力-剪切位移的双曲线模型、指数模型适用性,并提出了可以描述应变软化的剪应力-剪切位移式。4.加筋土循环剪切试验结果表明：在循环剪切试验中,法向位移表现为剪缩,随着循环次数的增加,大幅值剪切对造成的接触面损伤较大,强度降低的较快；随着剪切位移幅值的增大,累积残余变形呈减小趋势。5.加筋土动态循环剪切试验结果表明：法向应力越大,循环内平均峰值剪应力越大；接触面的粘聚力随循环剪切次数的增加略有降低,但幅值较小,变化范围约为10kPa；内摩擦角降低幅度较大,由19°降至13°左右；以内摩擦角作为接触面的损伤参数,探讨了筋土界面在动力循环荷载下强度特性的变化规律,提出了以循环次数为变量的峰值剪应力表达式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 粗粒土力学特性研究现状
• 1.2.1 粗粒土强度特性研究现状
• 1.2.2 粗粒土变形特性研究现状
• 1.3 加筋土力学特性研究现状
• 1.3.1 加筋土强度及变形特性研究
• 1.3.2 筋土界面特性试验研究
• 1.4 粗粒土试验设备
• 1.4.1 三轴仪的发展现状
• 1.4.2 直剪仪的发展现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 粗粒土大型直剪试验仪的研制
• 2.1 仪器结构组成
• 2.2 仪器主要规格和技术参数
• 2.3 土样装卸辅助结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 粗粒土单向剪切试验
• 3.1 试验土料
• 3.2 试验方案及操作步骤
• 3.2.1 试验方案
• 3.2.2 试验步骤
• 3.3 试验结果
• 3.3.1 剪应力试验结果
• 3.3.2 法向变形试验结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 加筋粗粒土单向剪切试验
• 4.1 试验方法
• 4.1.1 加筋材料
• 4.1.2 试验方案
• 4.1.3 试验步骤
• 4.2 试验结果
• 4.2.1 剪应力试验结果
• 4.2.2 法向变形试验结果
• 4.2.3 筋材破坏情况
• 4.3 本章小结
• 第五章 单向剪切试验中的剪应力-剪切位移关系
• 5.1 常用模型适用性分析
• 5.1.1 双曲线模型适用性分析
• 5.1.2 指数模型适用性分析
• 5.2 考虑应变软化的应力位移曲线数学模型
• 5.3 本章小结
• 第六章 循环荷载下筋土界面力学特性试验
• 6.1 试验方法
• 6.1.1 试验方案
• 6.1.2 试验步骤
• 6.2 循环剪切试验结果分析
• 6.2.1 试验结果
• 6.2.2 剪应力与法向变形的基本规律
• 6.2.3 剪应力与循环次数关系
• 6.2.4 法向变形与循环次数关系
• 6.3 动态循环剪切试验结果分析
• 6.3.1 试验结果
• 6.3.2 接触面的内聚力与内摩擦角变化规律
• 6.3.3 筋土界面损伤特性的初步研究
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的科研情况