基于三轴试样局部变形测量的土体应力应变特性研究

论文摘要

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。本文对局部变形测量条件下土体的变形特性进行了试验研究。 分析了不同因素造成的测量误差,提出了相应的消除或减小误差的方法。在测量系统的正常使用条件下,系统的精度可以达到理论精度,满足试样变形高精度测量的要求。 利用三轴试样变形图像测量系统开展了膜嵌入问题研究。选取Duncan-Chang模型、剑桥模型与南水模型,并以Duncan-Chang模型为主对基于局部变形测量结果的土体应力应变特性进行了分析。通过对模型参数确定方法的研究,分析了局部变形与整体测量方法得出的参数产生差异的原因及对计算结果的影响。由于测量方式和测量部位的不同,Duncan-Chang模型中反映初始弹性模量与初始体积模量的参数K、n和Kb、m的差别很大,特别是K和Kb值;南水模型中由局部变形测量结果得出的Rd、cd、d与传统整体变形计算的结果存在很大差异;剑桥模型中参数λ、κ也因体积测量结果及变化规律的不同而有成倍的差异。由存在差异的参数计算土体变形的结果也不同。 土体泊松比是反映土体侧向变形的重要参数。通过对泊松比试验结果进行的分析,得出了泊松比的变化规律:轴向应变～径向应变关系曲线的变化规律在各围压条件下仍保持基本相同,切线泊松比在加载初期从0.2～0.3开始变化,达到0.5时的径向变形很小。图像测量局部变形的切线泊松比变化比传统测量整体变形的快,其值也比传统测量整体变形的结果大。随主应力比的增加,切线泊松比随之增加,当土体主应力比达到一定范围后,切线泊松比的值大于0.5,建立泊松比与主应力比之间的关系更符合泊松比取值规律。 分析了砂性材料三轴循环加卸载试验结果,由于颗粒骨架的结构性,加载达到一定荷载后,只要试样体积出现膨胀,卸载就会出现体缩。随着密度、加载范围的增大,卸载体缩现象越明显,卸载体缩现象减退所需要的加卸载循环次数越多。多次加卸载循环后,颗粒的滑移、滚动和破碎等结构性变形最终将完全消除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图或附表清单
• 1 引言
• 1.1 问题陈述
• 1.2 论文的研究目标和主要工作
• 2 文献综述
• 2.1 三轴试验基本知识
• 2.2 土体应力应变特性研究进展
• 2.3 三轴试样变形图像测量技术的应用现状及前景
• 3 三轴试样变形图像测量系统的应用
• 3.1 三轴试样变形图像测量原理及系统组成
• 3.2 三轴试样变形图像测量系统精度及误差影响因素分析
• 3.3 三轴试样变形图像测量技术在土工三轴试验中的应用
• 3.4 本章小结
• 4 基于局部变形测量的土体应力应变特性研究
• 4.1 局部变形测量数据的特点
• 4.2 模型的选取
• 4.3 模型参数取值影响因素分析
• 4.4 室内试验研究
• 4.5 不同测量方法得到的模型参数对计算结果的影响
• 4.6 改进Duncan-Chang模型参数K整理方法的建议
• 4.7 本章小结
• 5 基于局部和整体变形测量的土体泊松比研究
• 5.1 泊松比的原始定义及其物理意义
• 5.2 泊松比研究方法及计算取值依据
• 5.3 基于三轴试样局部和整体变形测量的泊松比研究
• 5.4 泊松比取值对计算结果的影响
• 5.5 关于泊松比的一些改进
• 5.6 本章小结
• 6 三轴循环加卸载条件下砂性土变形特性试验研究
• 6.1 概述
• 6.2 试验材料与试验方案
• 6.3 三轴循环加卸载条件下试样的应力应变特性分析
• 6.4 加卸载过程中泊松比的变化
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 本文结论
• 7.2 需进一步解决的问题
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 创新点摘要
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书