【摘 要】
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红土广泛分布于我国西南、中、东部十余个省区,红土作为一种特殊土,具有高含水率、高孔隙比等特性,其在动荷载作用下力学性质会发生显著恶化,因此,对红土动力特性及动力本构模型进行研究意义重大。本文以昆明虹桥地区红土为研究对象,采用先进动三轴试验仪,对红土动力特性、疲劳特性和动力本构关系进行了系统深入的研究,并在此基础上对车辆荷载作用下红土地基变形进行进一步研究,研究成果具有重要理论意义和实际工程价值。具
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红土广泛分布于我国西南、中、东部十余个省区,红土作为一种特殊土,具有高含水率、高孔隙比等特性,其在动荷载作用下力学性质会发生显著恶化,因此,对红土动力特性及动力本构模型进行研究意义重大。本文以昆明虹桥地区红土为研究对象,采用先进动三轴试验仪,对红土动力特性、疲劳特性和动力本构关系进行了系统深入的研究,并在此基础上对车辆荷载作用下红土地基变形进行进一步研究,研究成果具有重要理论意义和实际工程价值。具体研究内容如下:（1）对该地区红土进行了一系列基本物理指标试验、固结试验和静三轴试验,得到该地区红土含水率ω=38.15%,平均密度ρ=1.82g/cm~3,比重ds=2.681,压缩模量Es=6.381MPa,内摩擦角φ=4.872°,内聚力c=96.342k Pa;（2）对昆明虹桥地区红土进行不同试验条件下的动三轴试验,并根据其骨干曲线变化规律得到在相同动应变情况下,动应力随围压、固结比、频率的增大而增大,随含水率的增大而减小;（3）动剪模量与动剪应变呈负相关关系,阻尼比与动剪应变呈正相关关系;在相同动剪应变下,动剪模量随围压、固结比、频率的增大而增大,随含水率的增大而减小;阻尼比随围压、固结比、频率的增大而减小,随含水率的增大而增大;（4）通过动三轴疲劳试验,得到在不同动应力条件下塑性应变εp与振次N的关系曲线存在一个临界动应力σdcr,当实际施加的动应力小于临界动应力时,曲线类型为“稳定型”;当实际施加动应力大于临界动应力时,曲线类型呈“破坏型”;当实际施加动应力与临界动应力相等或相近时,曲线的类型呈“临界型”;（5）结合动三轴试验所得结果,建立了一种基于反三角函数形式的红土动力本构模型,并在不同试验条件下讨论了其适用性。结果表明在动剪应变处于0-0.5%的范围内时,本文研究动力本构模型与红土动应力-动应变之间变化关系具有高度一致性;（6）利用FLAC3D数值模拟软件,通过对软件中的哈丁模型进行修改,对车辆荷载作用下昆明虹桥地区虹桥路红土地基进行动力响应分析,结果表明在车辆荷载作用下,红土地基竖向位移随着与作用点水平距离、土体深度的不断增加而减小;当应力水平相同时,动力荷载下红土地基产生的位移明显大于静力荷载产生的位移,说明在动力荷载作用下红土力学性质发生显著恶化。
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