砂砾石与结构物接触面的静力特性分析

论文摘要

多年来,土与结构物相互作用的问题一直是岩土工程重要研究课题之一,如建筑物的高土石坝、高速铁路路基及处理软弱地基的砂石垫层等。对于砂砾石与结构的相互作用分析时不能仅单纯地考虑砂砾石与结构的特性,必须重视砂砾石料与结构之间接触界面的力学行为。在接触面除了力的传递,还会产生相对位移等非连续变形行为,因此,需要正确地描述土与结构接触面的力学特性和合理地设计,避免因相对位移过大或应力集中而导致结构物丧失承载能力或使用功能。本文在以下方面进行研究,取得了初步进展:1.完成了砂砾石与混凝土板接触面大尺寸剪切试验。在试验过程中,针对砂石试样的大粒径和碎散性等特性,动手改进了原有叠环剪切试验设备的叠环层高和外围固定结构,并采用了在叠环中击实砂石试样的方法,克服了以往砂石试样剪切试验所面临的种种困难,顺利地完成了该项试验。2.在砂砾石与混凝土板接触面大尺寸剪切试验中,探讨了法向应力、颗粒级配、接触面粗糙度、粒径缩尺和试样高度对接触面力学特性的影响因素,分析了剪切应力与切向位移关系及抗剪强度参数的变化规律,归纳出了在不同的影响因素下砂砾石与混凝土板接触面受力变形的基本特征。3.依据砂砾石与混凝土板接触面大尺寸单剪试验,确定了各接触面计算单元的厚度,分析接触面单元形式,依据试验所揭示的变形由剪切变形和滑移变形两部分组成的规律,建立了砂砾石与结构物接触面的本构模型,并给出本构方程中各参数的解决方法,具有工程实用意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 国内外接触面研究的现状及水平
• 1.3 目前相关研究所存在的问题
• 1.4 本文研究的主要内容和方法
• 1.4.1 本文研究的主要内容
• 1.4.2 本文准备采取的研究方案和措施
• 2 砂砾石与结构物接触面室内大尺寸单剪试验方案确定
• 2.1 引言
• 2.2 试验的准备阶段
• 2.2.1 试样的制备
• 2.2.2 试验所需仪器的标定
• 2.2.3 混凝土块的制备
• 2.2.4 叠环的制作
• 2.3 砂砾石与结构物接触面力学特性试验研究方案的确定
• 2.3.1 土与结构接触面力学特性研究试验方法现状
• 2.3.2 不同的试验仪器和试验方法对接触面力学特性的影响
• 2.3.3 影响土与结构接触面特性的其他因素
• 2.3.4 本文对影响接触面特性的因素的考虑情况
• 2.4 本文试验方案及步骤
• 2.4.1 试验方案的确定
• 2.4.2 试验具体操作方法及其步骤
• 2.5 本章小结
• 3 砂砾石与结构物接触面变形规律
• 3.1 单剪试验数据结果
• 3.2 单剪试验结果分析
• 3.3 不同试验结果的比较
• 3.3.1 方案1 与方案2 单剪试验结果比较
• 3.3.2 方案2 与方案3 单剪试验结果比较
• 3.3.3 方案3 与方案4 单剪试验结果比较
• 3.3.4 方案4 与方案5 单剪试验结果比较
• 3.3.5 接触面抗剪强度
• 3.4 与其他相关试验研究结果相比较
• 3.5 本章小结
• 4 砂砾石与结构物接触面变形特性分析的相关模型及模型处理
• 4.1 接触面单元形式
• 4.1.1 Goodman 单元
• 4.1.2 Desai 的薄层单元理论
• 4.1.3 改进的薄层单元
• 4.1.4 本节小结
• 4.2 接触面厚度的确定
• 4.2.1 变形特性试验结果
• 4.2.2 不同试验结果的对比
• 4.2.3 接触面单元厚度的最终确定
• 4.2.4 与其他相关接触面单元厚度的试验结果比较
• 4.3 接触面本构模型的研究
• 4.3.1 接触面本构模型总述
• 4.3.2 接触面单元本构模型的建立
• 4.3.3 确定参数
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读学位期间发表的论文目录