营口软土特性真三轴试验及本构模型参数研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimiewongy2009
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受地质构造、应力历史、颗粒成分等因素影响,软土具有显著的区域性,不同地区的软土物理力学性质差异较大。营口地区软土是辽宁滨海地区三角洲冲积平原形成的一种典型的粉质粘土,随着地铁、隧道、基坑等工程中软土变形与强度问题越来越突出,迫切需要对营口地区软土的物理力学特性和土体变形及强度进行深入研究,增强对营口地区软土的认识,为实际工程提供一定的理论参考和借鉴。文章通过搜集工程地质资料,采用室内试验与理论分析相结合的方法,开展了营口软土力学特性的试验研究,具体成果如下:1)对比分析了营口地区与上海、天津等地区软土的物理力学特性,发现营口地区软土的孔隙比、液塑限指数、饱和度等普遍偏低;统计结果表明,营口地区软土的粘聚力比上海、天津地区的软土偏小,而内摩擦角比天津地区软土偏大,但略小于上海地区的软土;无侧限抗压强度试验测得土体的灵敏度在2-4之间,表明营口地区软土属于中灵敏度土;对含水量、密度等物理参数进行线性回归拟合,并得到了该区域的线性回归方程;采用塑性图分析表明营口地区软土为中、高塑性粘土。2)开展了营口地区软土的真三轴试验研究,分析了营口软土各向异性的特征以及其变形和强度,结果表明:当载荷分别沿大主应力方向、中主应力方向和小主应力方向单向加载时,大主应变ε1、中主应变ε2、小主应变ε3呈现不同的变化趋势;保持σ3不变时,土体的应力应变曲线随b值的增加其变化趋势变陡,变化幅度也随之增大;随着中主应力比b增大,土体的粘聚力和内摩擦角变化趋势相反,前者呈先下降后上升的趋势,后者呈先上升后出现略微下降的趋势;在围压一定的条件下,随着含水率越大,土体强度逐渐降低,从含水率为15%至25%的土体最大强度差值幅度接近35%;并通过试验结果得到了试样的在不同含水率下p-q平面上的临界状态线,都可以用直线进行较好的拟合;此外根据土体破坏时的三维应力状态得到了在π平面上的屈服曲线,其在π平面上的屈服轨迹比较接近松岗-中井屈服准则(SMP)。3)采用归一化的方法对真三轴的试验结果进行了定量化分析,得到了营口地区软土的应力应变归一化方程,拟合结果能很好预测和评价对不同围压下软土的应力应变关系;针对邓肯-张模型不能考虑土体各向异性的不足,基于真三轴试验结果对邓肯-张本构模型的参数提出修正,其可以充分考虑土体各向异性的特点,并通过真三轴试验结果验证了该模型的可靠性和实用性。
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