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非饱和土的力学性质是目前国内外土力学研究的一个热点和难点问题。在国内,随着经济建设的发展,特别是在涉及到铁路、公路、地下结构等工程的建设,非饱和土的一些工程问题也逐渐凸现出来。而土的宏观力学性能与内部细观结构之间有着密切的关系,故从微观结构的改变来探讨宏观力学的变化是十分必要的。本文借助于后勤工程学院研制的新型CT-非饱和三轴仪,对合肥地区冲积型黏性土的非饱和力学性质及其受力时内部细观结构的演化过程做了初步的研究和探讨。
本文取得的主要成果有以下几点:
(1)对试验用土进行了控制吸力和净围压为常数的固结排水三轴试验,发现其应力应变关系呈现出应变硬化的力学特征,且在试验条件范围内,净围压越大,硬化特征越强;吸力越小,硬化特征越强;土样的强度参数c、φ值随吸力的增加都有一定程度的增加。在试验吸力范围内,c值和φ值均呈良好的线性增长趋势,且c值的增长幅度明显强于φ值。
(2)基于CT数据的变化情况求取了土样的屈服应力,发现随着吸力的增加,屈服曲线有向外扩展的趋势,也即土样所受吸力越大,屈服应力也越大。
(3)描述了剪切过程中不同净围压和吸力条件下各土样内部结构的演化过程。发现土体细观结构变化情况与试样所处的应力环境有密切的关系,当净围压较小时,土体结构变化以裂纹的产生和开展为主,且吸力越大,裂纹贯通性越明显;当净围压较大时,结构变化以土体中原始孔洞的破坏和土体均匀压密为主。
(4)提出了基于CT数据的土体结构演化变量,进一步得到了适合于试验土体的结构演化方程,发现在土体屈服前结构演化较慢,屈服后演化速度加快,破坏前演化速度又适当放缓。