黃土的壓剪濕損傷演化特性及本構模型研究.pdf

1、黃土是一種具有天然結構性的非飽和土。黃土特殊的結構組成使其具有不同于其他土類的工程性質，它是影響黃土宏觀力學特性的一個最本質的內在因素，它與黃土的粒度、密度及濕度一樣，能夠反映土體的強度、變形等力學特性的變化，是黃土力學特性變化的根本原因之一。本文以具有顯著結構性的原狀黃土為研究對象，針對在加荷、增濕過程中黃土的結構損傷變形特性，從黃土的結構損傷變形規(guī)律分析入手，基于原狀黃土的側限壓縮試驗以及三軸剪切試驗提出一種原狀黃土結構從穩(wěn)態(tài)到損傷

2、的發(fā)展變化模式，并結合巖土損傷力學理論提出能夠綜合反映加荷、增濕作用影響的結構損傷因子（即損傷比），建立原狀結構性黃土的一維壓縮模型以及考慮加荷、增濕作用下原狀結構性黃土的結構損傷彈塑性本構模型。主要的研究成果有：
　　第一，針對以前學者研究結構完全損傷土（無結構性土）時，用飽和人工重塑土進行近似模擬的不足，開發(fā)了一種正常固結土制備裝置。該裝置可以制備出近似正常固結土力性質的試樣，同時提出兩種控制正常固結土成樣干密度的方法。

3、>　　第二，對原狀黃土以及正常固結黃土進行側限壓縮試驗，根據(jù)試樣的變形和受荷狀態(tài)，分別提出原狀黃土的變形損傷模式與強度損傷模式，并依據(jù)兩種損傷模式分別指出結構變形損傷比與結構強度損傷比的確定方法，進一步推導出考慮原狀黃土結構損傷演化的一維壓縮模型表達式
　　第三，根據(jù)原狀黃土與正常固結黃土側限壓縮曲線的相對位置，確定出原狀黃土的結構屈服壓力，并以結構屈服壓力為界限，將原狀黃土的受荷變形分為彈性變形與塑性變形。提出了一種原狀黃土結構

4、損傷的臨界狀態(tài)模式。
　　第四，在不同外荷載作用下，對不同濕度的原狀黃土進行基質吸力量測，提出峰值基質吸力以及基質吸力臨界荷載的概念；研究基質吸力臨界荷載與結構屈服壓力的關系；對不同濕度原狀黃土進行濕陷試驗，研究了峰值濕陷壓力與結構屈服壓力的關系。
　　第五，對不同濕度原狀黃土以及正常固結黃土進行三軸等向壓縮試驗和三軸剪切試驗，分析原狀黃土結構在等向壓縮及三軸剪切路徑下的損傷變形特性，并分別提出球應力損傷比及剪應力損傷比的確

5、定方法。
　　第六，結合本文提出的正常固結土制備方法所制備的正常固結黃土試樣，進行相關試驗，分析其屈服破壞特性，驗證了本文提出的正常固結土制備方法的合理性。
　　第七，結合提出的原狀黃土結構損傷比，分析原狀黃土的屈服破壞特性，推導出結構損傷黃土的彈塑性本構模型，并通過相關試驗驗證了本構模型的合理性。
　　第八，結合黃土一維壓縮條件下結構損傷串聯(lián)模型與并聯(lián)模型及推導的黃土結構損傷彈塑性本構模型對實際工程場地進行濕陷變形量