文档介绍：上海交通大学
博士后学位论文
上海粘性土的宏观细观损伤扩展实验与理论研究
姓名:孙红
申请学位级别:博士后
专业:固体力学
指导教师:葛修润
20021101
摘要化方程的建立是数值分析结果是否正确可靠的保证。目前,通过宏细观实验研究建立结构性土体的损伤本构模型和损伤演化方程是一条可行的途径。检测实本文首先对土体的宏观试验特性作了详细地研究,并对上海典型土:第②层淤泥质粉质粘土、④层淤泥质粘土和⑤层灰色粘土和灰色粉质粘土进行一系列的三轴固结不排水剪切试验,分析土在受荷条件下的宏观应力应变特性。发现粘性土在三轴应力条件下的变形破坏分为两种类型,一为均匀性破坏,试样鼓胀,土样应力应变关系为硬化曲线;二为局部化变形破坏,土样出现剪切带,应力应变在宏观试验的基础上,选择⑤层灰色粘土和灰色粉质粘土进行实时细观三轴试验,检测土样的动态特征。从细观尺度看,灰色粘土的破坏是均匀变形破坏的过程。而灰色粉质粘土细观变形基本上分为四个阶段,即微裂纹压密、微裂纹萌生轻微发展、局部变形快速发展和软化破坏四个阶段。研究土的损伤演化规律,给出损伤变量的确定方法。认为粘性土应力应变关系呈软化特征的,在受荷过程中损伤变量与主应变的关系呈指数函数关系:应力应变关系呈硬化特征的,损伤变量与主应变的关系呈线性关系。行规律性研究。分析表明,损伤能使单桩的沉降增大,单桩刚度越大,对沉降的把弹塑性损伤本构模型与固结理论相耦合,编制出弹塑性损伤固结有一一路堤填土工程进行计算,分析变形和损伤等情况,并将本文模型计算结果同弹结构性土体的损伤的试验研究和本构关系及数值模拟研究是一项基础性起前沿课题,具有重要的理论价值和实际意义。科学合理的损伤本构模型和损伤演验可以为土体破坏机理的研究提供可靠的细观实验基础。本文采用实时检测实验和宏观实验相结合的手段对土体损伤特性进行系统的实验研究。建立土体弹塑性损伤本构模型和损伤演化方程。推导出考虑土体损伤的单桩沉降的计算公式,对各参数对单桩沉降的影响进影响越大。限元程序,可以模拟水土耦合的问题缏返痰牡乇肀湫魏涂籽固匦。对某塑性模型进行比较。关键词:结构性土,粘性土,实时试验,三轴试验,细观,宏观损伤,固结,单桩沉降关系为软化曲线。
,郏琺埽琯荩甌輆瑀琣琣.:.,,瑆篠.—甀瑃琧,,.,.’甌,,,’琯,畂
第一章绪论§,最近的研究表明,绝大多数天然沉积的正常压密粘土都具有一定结构性。等曾研究过世界各地的软粘土,研究发现绝大多数天然冯铭璋介绍上海、浙江、福建等地的软土固结试验资料,指出天然软土的压缩曲线出现上突拐点,压缩系数“倒大”现象,证实土的结构性存在,土张诫厚对沪宁高速公路昆山试验路段范围内的软淤泥质粘土及粉质粘土进行大量室内试验及现场原位测试和现场观测,证实在结构破坏前后,土的力施建勇砂井施工路基沉降进行分析,指出砂井打设后十字板强度平均沈珠江对近年来有关土的主要特性的研究成果进行总结,如压缩曲线、围结系数、原位孔隙压力变化及侧向变位等。软土在结构破坏前后性质差别很大,它的压缩曲线和剪切曲线都可以分成两段,所以归一化概念不适用于天然粘土。原位表现上,原位孔隙压力增长曲线也存在明显的转折点,后一段反映结构破坏后的情况,侧向变位主要发生在荷载的第二阶段,原位侧向变位曲线往往呈凸出形,而且侧向变形随时间的发展十分明显,后期变形可能占总变形的%以上。因此,一旦颗粒间发生大量滑移,结构的变化对剪切变形的影响是不可忽土变形强度等力学特性变化的依据。沉积的正常压密粘土的似压密比大于,约.。的结构强度用1硎尽S捎谇慷鹊拇嬖冢顾跚呖煞治狟段和巍学性质有很大差异。降低,也说明天然粘土结构性的存在。谢定义、齐吉琳认为土结构性是决定各类土力学特性的一个虽为根本的内在因素,应该和土力学中描述土物理性质的粒度、密度和湿度一起,成为视的。第一章绪论
/一式中,,,2牧系乃鹕瞬问籩灰籎,!嘞;蟛。鬴如;户—器国一綺Ⅱ,还需进一步深入和完善。由剪应力引起的,损伤演化曲线形状近似能量耗散曲线。在小应力水平时,损伤不明显,见图.,建议损伤变量姆匠涛损伤演化曲线蚔芯垦彝凉こ痰暮峁垡煨运鹕宋侍猓衔>挥αφ量为非对称张量,应力张量为对称张量,因此提出净应力张量的相容关系式,在弹性余能相等的假设基础上,建立横观异性损伤理论。沈珠江年把损伤力学应用于土体,认为天然结构性土的逐渐破损,是从原状土逐渐向扰动土的变化过程。年提出结构性粘土的弹塑性损伤模型和非线性损伤力学模型。年又提出能描述脆性破坏的胶结杆元件,进行了多种结构性土的几种应变路径模拟。沈珠江曾建议两种模型,一是复合体模型,把实际的土体看成由原状土和损伤土厮芡构成的