文档介绍：土的结构性
指导教师:刘莹
学生:郝志超
主要内容
1 土的结构性概念
2土的结构性研究意义
3土的结构性变形机理
4结构性土的力学特性
5结构性定量化研究的发展阶段
6总结与展望
1土结构性概念
土体的结构性,是指土体颗粒和孔隙的性状和排列形式(或称组构)及颗粒之间的相互作用。绝大多数天然土都有一定的结构性,软土由于特定的历史条件和矿物成分,同样具有结构性,其结构类型有着自身的特点,这种结构性对土的工程性质有强烈的影响。
2土结构性研究的意义
土结构性研究的重要性在1925年由太沙基指出,
沈珠江院士称之为“2l世纪土力学的核心”。谢定
义教授认为“土结构性是决定各类土力学特性的一
个最为根本的内在因素”。不难看出土结构性在土
力学学科发展中的特殊地位。半个世纪以来,对于
土结构性的研究已经取得了很大进展。
3变形机理
(1)宏观表现
多数学者都认为原状土的压缩曲线划成三段是合适
的,即平缓段、陡降段及趋于重塑土压缩曲线段。
原状土在固结压力小于结构屈服应时,压缩性较
小;当固结压力达到结构屈服压力并继续增大时,
压缩性急剧变大,土的压缩曲线出了陡降段;随着
固结压力的进一步增大,原状土的压缩曲线与重塑
土的压缩曲线趋于一致。
,
第一阶段土的结构损伤较小,其变形主要为弹性变
形;第二段土体的结构迅速破损,塑性变形所占比
例快速增加,还伴随着结构塌陷;第三阶段土体结
构完全损,土体性质接近重塑土,塑性变形不断增
加而其所能承受的荷载不再增加或有所降低。
(2)微观机理方面的研究
黏土独特的变形性质与颗粒组合形成的结构分不
开,为了解释上述宏观力学现象,很多学者做了大
量的微观结构分析试验,用不同方法做了较符合实
际的解释。在我国典型的有沈珠江院士提出的堆砌
体模型,这一模型把变形过程中的结构性土看作不
同大小土块的集合体,总的变形由土块的弹性变形、
土块之间滑动引起的塑性变形和土块破碎引起的损
伤变形三部分组成,合理解释了变形的第二阶段以
及结构性黏土的剪胀性。
3结构性土的力学特性
(1)结构性土的压缩特性。
结构性黏土的压缩曲线上,有明显的结构屈服压
力,它们都大于有效上覆压力。在低于结构屈服压
力的范围内,土的压缩性较小,超出结构屈服力,
则压缩性显著增大,最后趋于重塑土的压缩曲线。
(2)结构性黏土的应力一应变关系。
对结构性强度较高的结构性黏土,在三轴固结排水
压缩试验
中,当固结压力低于其结构屈服压力时,应力应变关系呈“应变软化型”;当固结压力高于结构屈服压力时,应力应变关系呈“应变硬化型”。
(3)结构性黏土的各向异性。
结构性黏土有较强的各向异性,这种各向异性是在其初始沉积时形成的,一直到结构的形成仍然存在。
(4)结构性黏土的极限面和初始剪切模量。
结构性黏土具有明显的极限面,它是由单向、等向压密
试验的结构屈服压力和三轴固结不排水压缩试验中
的峰值应力决定的。在极限面内,土体性质接近弹
性。初始弹性模量不是常量,其数值受极限面形状
等因素的强烈影响。
(5)结构性黏土的固结系数和渗透系数。
结构性黏土在应力小于结构屈服应力时,其固结系
近,其固结系数急剧降低,最后与重塑样的固结系
数接近,也基本为一常数。