非饱和黄土的结构性定量化参数与结构性本构关系研究

论文摘要

黄土由于其特殊的力学与工程性质一直是岩土工程研究的重要内容之一。结构性是这种特殊性质的主要土力学原因。因此,土的结构性是黄土力学研究的基础。土结构性研究的主要问题是定量化研究和结构性与土的力学与工程性质之间关系的研究。本文在认真分析黄土力学、非饱和土力学、土动力学新近研究进展的基础上,对土结构性定量化参数进行了进一步的研究,并将结构性的研究成果应用于非饱和黄土的静力和动力本构关系的分析,提出了它的结构性本构模型。主要成果为：1、本文在对综合结构势研究土结构性的思路进行系统分析和再认识的基础上,发现已有研究成果仍有不能反映土体在等向压缩时结构性变化的局限性。据此,开展了对综合结构势参数改进、完善的研究,提出了关于等向压缩应力对土结构性影响的土结构性参数和将释放结构性的思想与锥形稠度试验原理相结合,测定原状土结构性参数作为土物理属性指标的方法。2、通过大量的试验,论证了这两个新的土结构性参数在描述土结构性变化方面的合理性与灵敏性,进而将它和描述剪切过程中结构性变化的已有的结构性参数相结合,论证了用这些结构性参数反映土由初始状态到等向围压、再到剪切的整个过程中结构性变化的连续性和一致性。最后在动力条件下,利用结构性参数的上述概念也同样可反映土结构性变化与动应力应变发展的整个过程,进一步说明了综合结构势思想的科学性。3、将不同土性条件、不同受荷阶段和不同荷载性质下的结构性变化曲线定量化,论证了它们用双曲线描述的途径、形式和优点,建立了在静力、动力条件下描述原状非饱和黄土应力应变关系的土结构性本构关系模型,并对它们的功能用计算结果与试验结果的曲线进行了合理性的检验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概论
• 1.1 黄土力学研究的新进展
• 1.1.1 黄土水敏性的研究
• 1.1.2 黄土结构性的研究
• 1.2 非饱和土力学研究的新进展
• 1.2.1 土水特征曲线
• 1.2.2 应力状态变量
• 1.2.3 抗剪强度理论
• 1.3 土动力学研究新进展
• 1.3.1 黄土动力特性
• 1.3.2 动应力-动应变关系
• 1.4 本文的研究任务
• 2 土结构性定量化参数综合结构势思路的深化研究
• 2.1 对综合结构势思路的再认识
• 2.1.1 土的结构可稳性与结构可变性
• 2.1.2 土的结构性受荷变化的规律性
• 2.1.3 综合结构势的释放与土结构性参数的定量化
• 2.1.4 对综合结构势思路及参数的基本认识
• 2.2 对综合结构势思路的深化研究
• 2.2.1 深化研究的基本思路
• 2.2.2 土结构性参数改进的试验研究
• 2.3 本章小结
• 3 复杂应力条件下黄土结构性变化过程的定量化分析研究
• 3.1 黄土在三轴试验剪切过程中结构性变化特性的定量化分析
• 3.1.1 试验方案
• 3.1.2 试验基本成果
• 3.1.3 三轴剪切条件下黄土结构性变化特性的定量化分析
• 3.2 黄土在等向应力条件下结构性变化特性的定量化分析
• 3.2.1 结构性的变化曲线
• 3.2.2 土结构性曲线的量化分析
• 3.3 黄土在三轴试验（固结与剪切）全过程中结构性变化特性的定量化分析
• 3.3.1 三轴试验条件下不同阶段上黄土结构性参数变化的连续性
• 3.3.2 三轴试验中黄土结构性变化全过程的定量化分析
• 3.3.3 复杂应力路径下土结构性参数的定量化
• 3.4 动三轴试验条件下土结构性变化特性的分析
• 3.5 本章小结
• 4 非饱和黄土结构性本构关系的新探讨
• 4.1 原状非饱和黄土的主要力学特性
• 4.1.1 黄土应力应变特点与结构性关系
• 4.1.2 考虑结构性的原状非饱和黄土应力应变关系特点
• 4.2 静力条件下原状非饱和黄土的结构性本构关系
• 4.2.1 三轴剪切条件下黄土结构性本构关系模型的建立
• 4.2.2 对结构性邓肯-张模型的检验
• 4.3 动应力条件下原状非饱和黄土的结构性本构关系
• 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