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土的结构性 指导教师：刘莹 学 生：郝志超 主要内容 1 土的结构性概念 2土的结构性研究意义 3土的结构性变形机理 4结构性土的力学特性 5结构性定量化研究的发展阶段 6总结与展望 1土结构性概念 土体的结构性，是指土体颗粒和孔隙的性状和排列形式(或称组构)及颗粒之间的相互作用。绝大多数天然土都有一定的结构性，软土由于特定的历史条件和矿物成分，同样具有结构性，其结构类型有着自身的特点，这种结构性对土的工程性质有强烈的影响。 2土结构性研究的意义 土结构性研究的重要性在1925年由太沙基指出， 沈珠江院士称之为“2l世纪土力学的核心”。 谢定 义教授认为“土结构性是决定各类土力学特性的一 个最为根本的内在因素”。不难看出土结构性在土 力学学科发展中的特殊地位。半个世纪以来，对于 土结构性的研究已经取得了很大进展。 3变形机理 （1）宏观表现 多数学者都认为原状土的压缩曲线划成三段是合适 的，即平缓段、陡降段及趋于重塑土压缩曲线段。 原状土在固结压力小于结构屈服应时，压缩性较 小；当固结压力达到结构屈服压力并继续增大时， 压缩性急剧变大，土的压缩曲线出了陡降段；随着 固结压力的进一步增大，原状土的压缩曲线与重塑 土的压缩曲线趋于一致。 而把其应的应力．应变状态也划分为三个阶段， 第一阶段土的结构损伤较小，其变形主要为弹性变 形；第二段土体的结构迅速破损，塑性变形所占比 例快速增加，还伴随着结构塌陷；第三阶段土体结 构完全损，土体性质接近重塑土，塑性变形不断增 加而其所能承受的荷载不再增加或有所降低。 （2）微观机理方面的研究 黏土独特的变形性质与颗粒组合形成的结构分不 开，为了解释上述宏观力学现象，很多学者做了大 量的微观结构分析试验，用不同方法做了较符合实 际的解释。在我国典型的有沈珠江院士提出的堆砌 体模型，这一模型把变形过程中的结构性土看作不 同大小土块的集合体，总的变形由土块的弹性变形、 土块之间滑动引起的塑性变形和土块破碎引起的损 伤变形三部分组成，合理解释了变形的第二阶段以 及结构性黏土的剪胀性。 3结构性土的力学特性 (1)结构性土的压缩特性。 结构性黏土的压缩曲线上，有明显的结构屈服压 力，它们都大于有效上覆压力。在低于结构屈服压 力的范围内，土的压缩性较小，超出结构屈服力， 则压缩性显著增大，最后趋于重塑土的压缩曲线。 (2)结构性黏土的应力一应变关系。 对结构性强度较高的结构性黏土，在三轴固结排水 压缩试验 中，当固结压力低于其结构屈服压力时，应力应变关系呈“应变软化型”；当固结压力高于结构屈服压力时，应力应变关系呈“应变硬化型”。 (3)结构性黏土的各向异性。 结构性黏土有较强的各向异性，这种各向异性是在其初始沉积时形成的，一直到结构的形成仍然存在。 (4)结构性黏土的极限面和初始剪切模量。 结构性黏土具有明显的极限面，它是由单向、等向压密 试验的结构屈服压力和三轴固结不排水压缩试验中 的峰值应力决定的。在极限面内，土体性质接近弹 性。初始弹性模量不是常量，其数值受极限面形状 等因素的强烈影响。 (5)结构性黏土的固结系数和渗透系数。 结构性黏土在应力小于结构屈服应力时，其固结系 数基本为一常数．当应力增大到结构屈服应力附 近，其固结系数急剧降低，最后与重塑样的固结系 数接近，也基本为一常数。 5.结构性定量化研究的发展阶段 一个完整且能够真正付诸实践的微结构力学体系 的建立，需要建立相应的本构模型——结构性模型 和相应的分析理论．逐渐破损理论去加以确定；应 当以量化的结构参数为基础恻。目前对土结构的量 化研究已有涉足，下面分别介绍近年来我国学者提 出的结构参数及建立的数学模型。  早期的土结构研究进展缓慢，且局限于定性研究。 近年来一些新兴技术特别是扫描电镜、电子探针、 透射电镜、SEM、压贡法测试技术被陆续引入到土的 微结构研究领域，特别是CT技术得到关注。 陈正汉等“”研制了一种能和CT机配套使用的非饱 和土三轴仪。该仪器除具有非饱和土三轴仪的全部 功能外，还能在试样过程中对土样内部结构进行动 态、定量和无损地量测，使CT技术应用有了新的前 景。 吕海波等”采用压贡法对天然结构性软土压缩过程 孔隙大小分布的演化进行了试验研究，提出了孔隙 结构破损势的概念，并用其表征孔隙分布随荷载变 化的规律。吴义祥、施斌应用了计算机图像处理技 术对微观结构形貌进行了定量研究，取得了重大进 展。谭罗荣、施斌利用x光衍射仪对粘性土中扁平黏 土矿物颗粒定向排列进行了定量测量。 目前的土结构研究中，从制样技术到处理手段上已 经能够满足需要，但基本理论方法还显得欠缺。 我国学者近年来提出了许多研究各类土体结构性的 新