交通荷载作用下粉煤灰的动强度及孔压特性试验研究

论文摘要

工程中的路基往往处于十分复杂的初始固结状态和循环加载条件,而位于路基中不同位置的土体单元不仅处于三个主应力大小不等的三向受力状态,而且大主应力方向与竖轴的夹角可能从0°到90°之间变化,因而定义初始固结应力状态仅采用固结压力数值本身和固结比还不够全面。另一方面,交通荷载作用下路基中的循环剪切应力路径比较复杂,仅使用主应力方向发生90°突变的循环三轴和循环扭剪试验尚不能准确描述该种应力路径。 本文利用大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所与日本诚研舍株式会社共同研制开发的“土工静力-动力液压三轴.扭转剪切仪”针对饱和粉煤灰进行了三种固结比Kc（1.0、1.5、2.0）情况下的不排水动三轴试验和循环圆耦合剪切试验及四种初始主应力方向角α0（0°、30°、45°、90°）情况下的不排水循环圆耦合剪切试验,研究不同的复杂初始固结条件和循环剪切应力路径对饱和粉煤灰动强度及孔压特性的影响。 本文探讨了固结比及初始大主应力方向角对饱和疏松粉煤灰动强度的影响,初步探讨了不同的循环剪切试验方法、不同的破坏标准以及选用不同指标作为动强度参数等对试验结果的影响。结果表明:固结比及初始大主应力方向角对饱和粉煤灰的动强度具有明显的影响,选取不同的破坏标准和采用不同指标作为动强度并不改变试验结果的规律,但是采用不同指标作为动强度对于固结比的敏感程度有较大差别。 本文通过对试验结果的回归分析建立了峰值孔压比与振次比之间的函数关系,并给出了参数的拟合结果,一定程度上完善了孔压应力模式;建立了峰值孔压比与广义剪应变之间的函数关系,一定程度上完善了孔压应变模式。结果表明:固结比除影响参数的取值外并不影响孔压应力模式与应变模式的函数形式,而初始大主应力方向角与固结比有相似的结论,90°除外。初始大主应力方向角等于90°是一种非常特殊的状态,其孔压应力模式需另外一种完全不同的函数描述。而关于初始大主应力方向角为90°时的特殊性在动强度试验结果中得到了体现。 由于土体固有各向异性和诱发各向异性,使得土体在不同的固结状态下的各个应变分量的发展特性不尽相同,并且广义剪应变的发展也有较大差别,本文对此也进行了一定的讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展动态
• 1.2.1 应力状态、应力路径对动强度的影响
• 1.2.2 不同实验条件下孔隙水压力模型的建立
• 1.3 论文研究内容
• 2 试验仪器和试验内容
• 2.1 试验仪器
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 仪器的性能
• 2.2 试样及其制备
• 2.3 应力状态分析
• 2.3.1 应力状态及相关公式
• 2.3.2 主应力方向角的定义
• 2.4 试验内容
• 2.4.1 固结比对比试验
• 2.4.2 初始大主应力方向角对比试验
• 3 交通荷载作用下粉煤灰的动强度研究
• 3.1 概述
• 3.2 动强度定义以及破坏标准的选取
• 3.2.1 动强度的定义
• 3.2.2 关于破坏标准
• 3.3 动三轴试验中围压对粉煤灰动强度的影响
• c对粉煤灰动强度的影响'>3.4 固结比K_c对粉煤灰动强度的影响
• c对粉煤灰动强度的影响'>3.4.1 动三轴试验中固结比K_c对粉煤灰动强度的影响
• c对粉煤灰动强度的影响'>3.4.2 循环耦合剪切试验中固结比K_c对粉煤灰动强度的影响
• 3.4.3 试验方式对粉煤灰动强度的影响
• 0对粉煤灰动强度的影响'>3.5 初始大主应力方向角α₀对粉煤灰动强度的影响
• 3.6 结语
• 4 交通荷载作用下粉煤灰的孔压特性研究
• 4.1 概述
• 4.2 典型孔压时程曲线
• 4.2.1 动三轴试验孔压时程曲线
• 4.2.2 循环耦合剪切试验的孔压时程曲线
• 4.3 孔压随循环振次的变化规律
• c对孔压随循环振次的变化规律的影响'>4.3.1 固结比K_c对孔压随循环振次的变化规律的影响
• 0对循环耦合剪切试验孔压随循环振次的变化规律的影响'>4.3.2 初始大主应力方向角α₀对循环耦合剪切试验孔压随循环振次的变化规律的影响
• 4.4 循环耦合剪切试验孔压应力模式回归方程的建立
• 4.4.1 不同固结比情况下孔压应力模式回归方程的建立
• 4.4.2 不同初始大主应力方向角情况下孔压应力模式回归方程的建立
• 4.5 循环耦合剪切试验中孔压随广义剪应变的变化规律
• c对孔压随广义剪应变变化规律的影响'>4.5.1 固结比K_c对孔压随广义剪应变变化规律的影响
• 0对孔压随广义剪应变的变化规律的影响'>4.5.2 初始大主应力方向角α₀对孔压随广义剪应变的变化规律的影响
• 4.6 循环耦合剪切试验孔压应变模式回归方程的建立
• 4.6.1 不同固结比情况下孔压应变模式回归方程的建立
• 4.6.2 不同初始大主应力方向角情况下孔压应变模式回归方程的建立
• 4.7 不同初始大主应力方向角条件下广义剪应变发展特性分析
• 4.8 结语
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 攻读硕士学位期间参加工程实践项目情况
• 致谢
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