重塑黄土动态力学与基本力学性能测定研究

论文摘要

以西安黄土为例，开展重塑黄土动态力学、基本力学及流变特性研究。通过对不同含水量、不同干密度的重塑黄土进行室内三轴重复加载试验、无侧限抗压试验、圆环拉裂试验、双轴贯入试验、单轴贯入试验及单轴蠕变试验等，对西安黄土的动回弹模量、永久变形、临界动应力、基本力学性能（包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度）及蠕变特性进行了系统的研究，本研究工作对黄土地区的各类岩土工程设计有着重要的理论和实践意义。主要研究结论有：（1）通过室内三轴重复加载试验研究，得出重塑黄土及原状黄土动回弹模量随偏应力变化的关系曲线，并建立其本构模型方程；通过永久变形试验得到重塑黄土永久变形曲线及临界应力水平；比较了原状黄土与重塑黄土动回弹模量的关系及二者随含水量的变化规律。（2）通过不同方法测定重塑黄土的基本力学性能参数，包括抗压强度、抗拉强度及抗剪强度，对比了各种方法的测定结果，分析了各种方法测定重塑黄土的基本力学性能参数的适用性，并探讨了基本力学性能参数随干密度及含水量变化的规律。（3）通过单轴蠕变试验研究，得到重塑黄土蠕变曲线及应力—应变等时曲线，利用Burgers模型对其进行研究，运用Origin7.5软件的非线性拟合功能预测模型的蠕变方程和松弛模量的PRONY级数方程，并对模型参数的影响进行了分析。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 动回弹模量
• 1.2.2 永久变形与临界动应力
• 1.2.3 基本力学性能参数
• 1.2.4 土的流变特性
• 1.3 研究内容、方法及采取的技术路线
• 1.3.1 研究内容与方法
• 1.3.2 技术路线
• 2 重塑黄土动态力学性能测定
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 技术指标
• 2.1.2 系统组成
• 2.2 重塑黄土动回弹模量测定
• 2.2.1 试验条件
• 2.2.2 试验方案
• 2.2.3 动回弹模量试验
• 2.2.4 试验结果及分析
• 2.3 原状黄土与重塑黄土动回弹模量对比试验
• 2.3.1 原状黄土动回弹模量
• 2.3.2 原状黄土与重塑黄土动回弹模量对比
• 2.4 重塑黄土永久变形与临界动应力
• 2.4.1 重塑黄土永久变形试验
• 2.4.2 重塑黄土临界动应力
• 2.5 小结
• 3 重塑黄土基本力学性能参数测定研究
• 3.1 重塑黄土抗压强度特性
• 3.2 重塑黄土抗拉强度特性
• 3.2.1 巴西劈裂法
• 3.2.2 圆环拉裂法
• 3.2.3 双轴贯入法
• 3.2.4 三种方法的对比
• 3.3 重塑黄土抗剪强度特性
• 3.3.1 直剪试验测定C、φ值
• 3.3.2 单轴贯入试验测定C、φ值
• 3.3.3 压—拉试验测定C、φ值
• 3.3.4 三种试验方法的对比
• 3.4 基本力学性能与含水量、干密度的关系
• 3.4.1 抗压强度与含水量、干密度的关系
• 3.4.2 抗拉强度与含水量、干密度的关系
• 3.4.3 抗剪强度与含水量、干密度的关系
• 3.5 小结
• 4 重塑黄土流变特性研究
• 4.1 重塑黄土流变特性及模型理论基础
• 4.1.1 蠕变与应力松弛
• 4.1.2 模型理论
• 4.2 重塑黄土蠕变试验
• 4.2.1 试验设备与试样制备
• 4.2.2 加载方式
• 4.2.3 试验结果
• 4.2.4 单轴蠕变应力—应变等时曲线
• 4.3 流变模型参数拟合与分析
• 4.3.1 蠕变模型参数拟合
• 4.3.2 应力松弛模型参数拟合
• 4.3.3 试验数据与拟合结果的对比
• 4.3.4 模型参数影响分析
• 4.4 小结
• 5 结论
• 5.1 主要研究成果及结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录