真三轴试验条件下黄土的构度、应力应变关系及强度规律的研究

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黄土的结构性是其土颗粒的空间排列特征和联结特征的固有属性。它是除土的密度、粒度,湿度之外,更为重要的一个基本物理性质指标。本文以黄土结构性定量化研究为基础,通过三轴试验方法定量测试黄土初始结构性的构度,湿、载作用下变形过程的构度(应力结构性参数、应力比结构性参数)和压剪破坏条件的构度(压剪强度结构性参数),分析了黄土从初始结构状态到临界破坏过程的结构性损伤演化规律。并研究了复杂应力条件下黄土屈服破坏特性。主要完成的工作和得出成果如下:  (1)为了克服西安理工大学真三轴试验仪竖向刚性加载的端部约束效应,将原真三轴正方体试样改进为长方体试样,竖向尺寸为横向尺寸的两倍,进而改进了一室四腔竖向刚性板加载、侧向柔性液压囊加载压力室的机构,并提出了一种直接量测长方体试样侧向变形的方法。试验结果表明改进的压力室加载变形量测机构结果更接近真实,从而完善了西安理工大学真三轴仪。  (2)进行了原状、重塑,饱和原状黄土单轴抗压试验,以及不同含水率、不同围压和不同应力路径条件下原状、重塑,饱和黄土的真三轴剪切试验,分析了土的应力应变关系和体应变发展随土的结构性、含水率、围压和中主应力比的变化规律。  (3)对比了不同含水率黄土在不同围压和不同应力路径条件下变形过程构度(应力比结构性参数、应力结构性参数)随综合应变(反映体应变和剪应变)的衰减变化规律。表明应力路径对应力比结构性参数随综合应变变化规律的影响较小,应力比结构性参数表征的变形过程构度更加具有合理性。揭示了不同含水率黄土初始结构性的构度以及不同应力路径破坏条件构度与土强度之间的关系。综合分析了黄土从初始状态到临界破坏过程的结构性损伤演化规律。探讨了初始结构性的构度、变形过程的构度和压剪破坏条件的构度的优缺点及关联性。  (4)通过原状黄土不同围压、不同中主应力比值的真三轴试验,得到了子午平面内不同中轴应力比值的强度线以及不同平均球应力π平面的强度线,并且与Mises强度准则和Mohr-columb准则在π平面上分别对应的圆形强度线和不等角六边形强度线比较,揭示了土结构压缩损伤作用的强度变化特性。固结围压越大,平均球应力越大,对土结构的损伤越显著,π平面上的强度破坏线由低围压近似的Mises圆向高围压近似的Mohr-columb不等角六边形渐变。
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