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復雜靜動力加載條件下各向異性砂土試驗研究與本構模擬

發布時間:2020-12-15 12:19
  砂土是一種常見的天然材料,分布廣泛,其作為構筑物地基時初始應力狀態極為復雜,通常處于應力各向異性狀態,受初始靜剪作用;此外,構筑物運營服役階段所受工程荷載多為動荷載,絕大多數是由不規則的動荷脈沖波組成,具有高度的隨機性。因此,考慮復雜初始靜剪和動力荷載作用的砂性地基土剪切特性與本構行為是土動力學研究中的基本課題,也是重大工程構筑物地基動力響應及穩定性分析的重要基礎。本研究通過開展針對各向異性砂土的靜、動荷載試驗,探究不同初始靜剪條件下飽和砂土的單調與循環剪切行為及其內在關聯,并考察動荷載不規則性對砂土液化特性的影響,進一步建立了能夠考慮內結構演化和應力各向異性的砂土彈塑性本構模型。開展的主要研究工作如下:(1)三軸壓縮和三軸拉伸條件下砂土不排水剪切特性試驗研究,探討不同初始靜剪條件對砂土彈性模量、剛度衰減以及非穩態、相轉換態等特征狀態的影響。土體組構各向異性在單調加載過程中逐漸演化,試樣在加載初期呈各向異性彈性,剛度衰減規律與加載模式和靜剪條件均有關;不同初始靜剪條件下,砂土抗剪強度存在明顯差異,通過提出修正狀態指數可獲得非穩定態應力比的一致化表達。(2)飽和砂土的循環剪切特性動三軸試... 

【文章來源】:浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】:168 頁

【學位級別】:博士

【部分圖文】:

復雜靜動力加載條件下各向異性砂土試驗研究與本構模擬


圖1.2邊坡土體應力狀態示意圖??際工程動形式樣,比如地震載、波浪、交,絕大數是由不??

動力特性試驗,建筑基礎,風浪,設計分析


1緒論??在實際工程中,構筑物地基中應力狀態是復雜多變的,土體通常處于應力各向異性狀??態,且可能承受初始靜剪應力。如圖1.2所示,以路堤邊坡為例,在水平場地中,土體處??于側限狀態,上覆土壓力即為大主應力,不受初始靜剪作用;而對于斜坡下的土單元體,??將存在初始靜剪應力,在循環動荷載作用下,土體呈現非對稱受剪(Lee和Seed,?1967;??Vaid和Chem,1983;?Hyodo等,1994;?Yang和Sze,2011a;謝定義,2011;?Grimstad等,??2012)。此外,構筑物地基土體一般處于相對較復雜的應力狀態,受初始靜剪應力作用;??并且隨著土體單元逐漸遠離基礎,大主應力作用面將由水平面轉為豎直面,土體處于三軸??拉伸應力條件(Tatsuoka,1983;?Hosono和Yoshimine,2000;?Andersen,?2009;?Randolph,??2012;?Yang和Pan,?2017)。對于這種具有不同初始應力狀態的土體,當進一步遭受地震、??風浪、高鐵列車和重載汽車等引起的工程動荷載的作用時

發展特點,細粒含量,不均勻系數


?n?+??圖1.7循環活動性:(a)有效應力路徑;(b)變形發展特點??土的粒度特征,一般指平均粒徑、不均勻系數及細粒或枯粒含量。丨shibashi和Capar??(2003),劉漢龍等(2005),魏松等(2009)和Flora等(2012)等人通過開展針對粗礫料的大??尺寸動三軸試驗,指出土的顆粒越粗,不均勻系數越大,土的動力穩定性越高。Pitman等??(1994),陳國興和劉雪珠(2004),0kur和Ansal(2011)和Baki等(2012)等人則通過在潔凈??砂中摻入不同含量的細料,并控制其它試驗條件相同,證實細粒含量對土體液化行為有顯??著影響:當細粒含量增加到一定程度時(如15%以上),土的液化可能性將明顯降低。從??土的結構特征,即土顆粒的排列和膠結狀況來看,排列結構穩定且膠結狀況良好的土具有??較高的抗液化能力(Idriss和Boulanger

【參考文獻】:
期刊論文
[1]不規則動荷載作用下砂土孔壓特性試驗研究[J]. 潘坤,楊仲軒.  巖土工程學報. 2017(S1)
[2]基于微觀力學機制的各向異性結構性砂土的本構模型研究[J]. 蔣明鏡,周衛,劉靜德,李濤.  巖土力學. 2016(12)
[3]初始組構各向異性對砂土力學特性及臨界狀態的影響[J]. 吳越,楊仲軒,徐長節.  巖土力學. 2016(09)
[4]土的基本特性及本構關系與強度理論[J]. 黃茂松,姚仰平,尹振宇,劉恩龍,雷華陽.  土木工程學報. 2016(07)
[5]黃土的構度及其與粒度、密度、濕度之間的關系[J]. 邵生俊,王麗琴,陶虎,王強,王帥.  巖土工程學報. 2014(08)
[6]飽和土彈塑性理論的數理基礎——紀念黃文熙教授[J]. 李相崧.  巖土工程學報. 2013(01)
[7]地震P波和S波耦合的變圍壓動三軸試驗模擬[J]. 谷川,蔡袁強,王軍.  巖土工程學報. 2012(10)
[8]土的基本特性、本構關系及數值模擬研究綜述[J]. 姚仰平,張丙印,朱俊高.  土木工程學報. 2012(03)
[9]砂土動力學若干基本理論探究[J]. 張建民.  巖土工程學報. 2012(01)
[10]高速列車荷載作用的動三軸試驗模擬[J]. 黃博,丁浩,陳云敏.  巖土工程學報. 2011(02)

博士論文
[1]應力主軸循環旋轉條件下砂土的變形規律與本構模型研究[D]. 童朝霞.清華大學 2008
[2]復雜應力條件下飽和砂土剪切特性及本構模型的試驗研究[D]. 許成順.大連理工大學 2006
[3]復雜應力條件下飽和松砂的不排水動力特性試驗研究[D]. 郭瑩.大連理工大學 2003

碩士論文
[1]多向振動下砂土動力特性試驗研究[D]. 施明雄.浙江大學 2008



本文編號:2918253

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