干湿循环红土的CD剪切特性及邓肯—张模型参数研究

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针对云南地区红土日益严重的干湿循环问题,以云南红土为研究对象,以干湿循环作为控制条件,考虑干湿循环次数、干湿循环幅度、初始干密度以及围压等影响因素,通过固结排水(CD)三轴剪切试验,研究了干湿循环作用下云南饱和红土的CD剪切特性,分析了干湿循环作用对饱和红土的抗剪强度特性、应力-应变特性以及邓肯-张模型参数的影响。通过研究取得了以下成果。明确了干湿循环作用下云南红土的CD剪切特性:干湿循环过程中,红土反复脱湿-增湿,使得土体表面裂隙发育,随循环次数的增加,红土裂隙发育俞加明显。CD剪切过程中,干湿循环红土的主应力差-轴向应变关系曲线呈应变硬化特征。随干湿循环次数的增多,峰值主应力差、黏聚力、内摩擦角呈波动减小的变化趋势;随干湿循环幅度的增多,峰值主应力差、黏聚力呈波动减小的变化趋势,内摩擦角增大;随初始干密度的增大,峰值主应力差、黏聚力呈波动增大的变化趋势,内摩擦角呈波动减小的变化趋势;随围压的增大,峰值主应力差呈波动增大的变化趋势。明确了CD试验条件下干湿循环红土的应力-应变特性:干湿循环红土的剪应力-剪应变、体应变-轴向应变关系曲线均呈应变硬化的特征,剪应变-轴向应变关系曲线呈线性增大的趋势、侧应变-轴向应变关系曲线呈抛物线增大的趋势。随干湿循环次数以及干湿循环幅度的增多,干湿循环红土的固结排水量、剪切排水量、峰值体应变呈波动增大的变化趋势,峰值剪应力、峰值剪应变、峰值侧应变呈波动减小的变化趋势;随初始干密度的增大,峰值剪应力、峰值剪应变、峰值侧应变呈波动增大的变化趋势,固结排水量、剪切排水量、峰值体应变呈波动减小的变化趋势;随围压的增大,固结排水量、剪切排水量、峰值剪应力、峰值体应变呈波动增大的变化趋势,峰值剪应变、峰值侧应变呈波动减小的变化趋势。干湿循环作用影响红土剪切特性的实质在于,反复的脱湿-增湿循环,加剧了红土微结构的损伤,相应地改变了剪切过程中的受力特性。明确了CD试验条件下干湿循环红土的邓肯-张模型参数特性:随干湿循环次数以及干湿循环幅度的增多,邓肯-张模型的初始弹性模量指数、初始体积模量、初始体积模量系数、初始体积模量指数、极限主应力差等参数呈波动减小的变化趋势;初始弹性模量、初始弹性模量系数、破坏比等参数呈波动增大的变化趋势。随初始干密度的增大,初始体积模量指数、极限主应力差等参数呈波动减小的变化趋势;初始切线弹性模量、初始弹性模量系数、初始弹性模量指数、初始体积模量、初始体积模量系数、破坏比等参数呈波动增大的变化趋势。随围压的增大,破坏比呈波动减小的变化趋势;初始切线弹性模量、初始体积模量、极限主应力差等参数呈波动增大的变化趋势。
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