修改加筋粗颗粒土本构关系的大型三轴试验研究.doc

加筋粗颗粒土本构关系的大型三轴试验研究 摘 要 目前，加筋土体通常采用极限平衡法求解破坏荷载，把加筋土体视为刚塑体，并不考虑加筋土体在达到破坏荷载前的变形形态。然而，试验证明：加筋土不是一种刚塑体，在某种程度上讲，加筋土体更具有弹塑性的性质，其破坏的形态由初始的弹性状态逐渐转变为极限破坏状态。要使加筋土体的计算得到合理的符合实际的解答，其关键问题取决于本构关系的准确、合理程度。现在对于加筋土体的研究多集中在土工格栅加筋土体，学者对加筋土体的研究还比较欠缺，没有给出统一的研究结论，因此本文通过加筋粗颗粒土大型室内三轴实验，来进一步研究加筋粗颗粒土体变形性能和模型参数，并且分析加筋土体的本构关系模型。 本文主要研究静荷载作用下粗颗粒土的强度变形特性及加筋效果，有载作用下加筋粗颗粒土动弹性模量的变化规律、动荷载频率以及不同加筋条件中对其造成的影响和加筋粗颗粒土抗震特性。利用三轴仪在不同量程位移传感器连续测试应变变化的多级位移测试方法。通过对加筋颗粒土的三轴试验研究，总结出：不同布筋方式、不同加筋土体的应力-应变特性影响明显，加筋土的阻尼比呈现出随动应变增加而上升的趋势和循环软化模型的建立。 目 录 摘 要 1 1绪 论 3 1.1研究背景、目的及意义 3 1.2加筋颗粒土的应用与研究现状 5 1.2.1加筋颗粒土的特点 5 1.2.2加筋颗粒土的应用与发展 6 1.2.3国内外研究现状 7 1.3加筋颗粒土研究的基本理论 10 1.4本论文的研究内容与任务 12 2试验材料与试验方法 13 2.1大型静动三轴试验仪 13 2.2加筋粗颗粒土的试验原理 13 2.2.1静力三轴试验原理 13 2.2.2动力三轴试验原理 14 2.3试验材料与试样制备 15 2.4试验方法 16 3加筋颗粒土大型静力三轴试验研究 18 3.1加筋颗粒土的应力应变特征 18 3.2加筋颗粒土的破坏形式及破坏点取值 19 3.2.1加筋颗粒土的破坏形式 19 3.2.2加筋颗粒土的破坏点取值 20 3.3不同围压对试验结果的影响 21 3.4不同加筋层数对试验结果的影响 24 3.5网孔尺寸对加筋效果的影响 25 3.6加筋颗粒土的静力本构模型 26 3.6.1土体的邓肯-张模型 26 3.6.2加筋土的本构模型 28 3.6.3验证比较 29 4加筋颗粒土大型动力三轴试验研究 30 4.1动弹性模量及最大动弹性模量 30 4.1.1动弹性模量 30 4.1.2最大动弹性模量 38 4.2加筋粗颗粒土的阻尼比 39 4.3不同加载条件下的应力应变关系 41 5加筋颗粒土的抗震特性研究 43 5.1地震波 43 5.2加筋粗颗粒土动力本构模型 44 5.2.1地震荷载作用下的应变软化模型 44 5.2.2加筋粗颗粒土的循环软化特性分析 46 5.2.3固结压力对软化指数的影响 47 5.2.4循环应力对软化指数的影响 47 5.2.5振动频率对软化指数的影响 48 5.3加筋粗颗粒土循环软化模型的建立及参数的确定 48 5.3.1不同固结压力作用下加筋粗颗粒土的软化模型参数 48 5.3.2不同循环应力比作用下加筋粗颗粒土的软化模型参数 49 5.3.3不同振动频率作用下加筋粗颗粒土的软化模型参数 49 5.4加筋颗粒土的抗震特性 49 6结论与展望 51 6.1结 论 51 6.2展 望 52 1 绪 论 1.1 研究背景、目的及意义 加筋土技术，是通过在土体中有规律的铺设加筋材料来改善土体的整体力学受力性能，从而达到加固土体的目的。在加筋土体的发展过程中，我国很早就已经将其应用在建筑工程中，在我国古代，人们就曾使用草筋或者竹筋来加入到土呸中，从而提高土体的力学性能，增强土墙强度；还有在处理泥沼地时，通常会加入柴排处理软土地基；在对堤岸进行加固时通常会使用树枝压条，或者土袋等。以上这些都是加筋土的具体实用。然而，人们对加筋土的具体应用经验却没有总结和研究，因此加筋土技术没有得到较快发展。我们现代使用的加筋土技术主要起源地是法国，是法国学者亨利-维达尔在20世纪六十年代初期研究总结的，1965年冬季，维达而在比利牛斯山区中，利用加筋土技术建成了第一项加筋土体工程，这项工程与1966获得了法国专利，由此亨利-维达尔的土体加筋技术促进了学者对土体加筋技术的认识，引导了相关学者对土体加筋技术的研究。土体加筋技术是在1979年开始，被引入到我国，我国的第一座加筋土体挡土墙高2m，被应用于矿业系统中的存煤仓之下。在1980年开始，我国又运用加筋土体技术建造了很多加筋土体项目，并且逐渐将加筋土体技术应用在公路、水运、铁路、矿山和水利等工程中，近些年来，我国主要在公路、水利、矿山的建设项目中，用加筋土技术来对软弱地基进行加固处理