飽和砂土相變狀態(tài)試驗研究.pdf

1、迄今為止，針對飽和砂土的研究表明，剪脹和各向異性是其力學(xué)特征中兩個重要的特征。砂土，作為本文的研究對象，不同于其它材料最明顯的特征為它在圍壓一定的情況下體積的變化與剪切應(yīng)力相關(guān)。例如，松散的砂土在剪應(yīng)力作用下體積將連續(xù)收縮，但是對于密砂或者中密砂土只是在初始階段體積收縮，隨后相互咬合的顆粒在剪應(yīng)力作用下發(fā)生提升錯動、翻轉(zhuǎn)等，由此引起剪脹。
　　砂土的相變狀態(tài)在不排水試驗中，是指孔隙水壓力由增加到減小的轉(zhuǎn)變狀態(tài);砂土的相變狀態(tài)在排水

2、試驗中，是指土體體積變形由壓縮到開始膨脹的轉(zhuǎn)變狀態(tài)。本文通過飽和砂土三軸剪切試驗，研究了初始孔隙比和圍壓對相變狀態(tài)的影響規(guī)律;借助在排水情況下的飽和砂土三軸試驗，驗證了以相變狀態(tài)為基礎(chǔ)的本構(gòu)模型能夠較好地描述土的剪脹規(guī)律和應(yīng)變強化、應(yīng)變軟化行為。
　　本文的主要研究成果:
　　(1)針對飽和的北京地區(qū)重塑砂土，通過開展初始孔隙比相同，初始圍壓不同的排水和不排水三軸剪切試驗;以及初始圍壓相同，初始孔隙比不同的排水和不排水三軸剪

3、切試驗，得到了相變應(yīng)力比與平均有效應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系和各個狀態(tài)參數(shù)（如相變應(yīng)力比、峰值應(yīng)力比）隨初始孔隙比、初始圍壓的變化規(guī)律，揭示了飽和砂土的變形特性受初始孔隙比和初始圍壓的影響。試驗結(jié)果表明:1）在排水和不排水情況下，相變孔隙比與平均有效應(yīng)力的對數(shù)成線性關(guān)系;2）在排水和不排水情況下，初始孔隙比一定時，相變應(yīng)力比的值隨著初始圍壓的增加而增大，峰值應(yīng)力比的值隨著初始圍壓的增加而減小，且最終兩者均趨近于臨界狀態(tài)應(yīng)力比;3）在排水和不排水情況

4、下，初始圍壓一定時，相變應(yīng)力比的值隨著初始孔隙比的增加而增大，峰值應(yīng)力比的值隨著初始孔隙比的增加而減小，且最終兩者均趨近于臨界狀態(tài)應(yīng)力比。
　　(2)基于試驗研究成果，對已有的以相變狀態(tài)為基礎(chǔ)的砂土本構(gòu)模型進行了驗證。以相變狀態(tài)線作為參考線，并結(jié)合臨界狀態(tài)，引入了狀態(tài)參數(shù)口來描述土的變形行為;在此基礎(chǔ)上，對三軸應(yīng)力空間的基于相變狀態(tài)的砂土本構(gòu)模型進行了進一步推導(dǎo);利用試驗結(jié)果，確定了模型中各參數(shù)的標(biāo)定方法及具體取值;最后，通過試驗