土的自适应应力试验与研究-岩土工程专业论文.docx

摘要为解决土的应力-应变特性受应力路径、应力历史的影响，也为解决单轴侧限压缩 变形受加荷历时与荷重率的影响。实际工程中绝大多数地基仅承受竖向基底主动压力， 土体中的各侧向压力仅是被动的反应，据此本文采用自行研发的单轴侧限固结仪，对重 塑饱和粘土进行了不同等应变、等应力速率的连续加载试验研究。该试验方案的特点是 相当于给土样制造了一次“事变”，可让土的应力-应变特性在试验中充分表现出来以供 分析。本文属于对土性质的最基础性探索工作，为减少影响因素采用了重塑饱和粘土试样 进行研究。为对比分析，还进行了同干密度的非饱和粘土试验，也采用了反复加卸载试 验近似模拟土“超固结性质”的试验。本文进行的是单轴侧限压缩固结性质的试验，为 与规范的、传统的试验资料相比分析，还进行了分级加荷的单轴侧限固结试验及分析工 作。本文分析认为，三轴试验，单轴侧限压缩试验的轴向和侧向压力都可认为是主应力 状态，也可都认为不符合主应力状态。在此基础上分析认为：单轴侧限压缩条件下实测 土的侧压力是土自适应的反应，可将其定义为自适应应力，它是土本质的反应。将单轴 侧限压缩试验的轴向与侧向压力之差定义为土自适应剪应力，分析表明它不受孔隙水压 力的影响，最重要的是试验及分析证明了它是影响土单向固结变形的唯一影响因素。这 个发现意义重大，因为用其作为变量计算土的最终沉降量，可不受应力路径、应力历史、 应力历时与荷重率的影响，开创了一条考虑土本构关系的新路。本文主要研究内容和创新性研究成果如下：1. 采取无间隔的不同等速率连续加载排水固结、恒竖压排水固结的单轴侧限压缩 固结试验，可同时考虑应力路径、应力历史、应力历时、荷重率对土应力与沉降变形的 影响，本文采用的这种试验方法具有理念上的独创性。2. 本文分析表明，土的三轴和单轴侧限压缩试验，其受力都可认为是主应力或不 完全主应力状态。在此基础上本文用土自适应剪应力表述的其与土单轴固结沉降变形量 的关系不受应力路径、应力历史、应力历时、荷重率的影响。这可以看作是对土最基本 性质的一个发现。3. 本文对土的同一目标试验中涉及四种仪器、三种传感器，且常用的透水石与滤 纸变形量及误差也较大，但仍能从试验资料中分析并推理出：土的单轴侧限固结变形量I是竖向应力水平和时间的函数，其总量是定值。在此推理的基础上，建立了可考虑不同连续加载速率的土加载期与恒压固结期沉降量计算模式，为分别计算实际工程土体的施 工与工后沉降量提供了依据。4. 本文试验基本上采用的是传统单轴或三轴 K0 试验方式，区别是分别采用了不同 等应变与等应力速率的连续加载、不同荷重率的分级加载，资料分析中主要研究了 K0 的变化过程。结果表明：在单轴侧限压力作用下，土侧压力或侧压力系数是一个变化的 过程值，过程值可能远大于或小于传统(规范、学术)意义上沉降稳定后的稳定值，过程 值除与土排水条件有关外，还与加载速率、加载历时、荷重水平密切相关。本文研究建 立了考虑以上因素过程值的计算模式与方法，建议在设计土中刚性构造物侧向土压力的 验算中采用。关键词：自适应应力；自适应剪应力；荷重率； K0 过程值；应力-应变IIAbstractIn order to solve the problem of the effects of stress path and stress history on soil stress and strain characteristics, and to solve the influences of loading and loading rate on unconfined compression deformation.Most of the practical engineering foundation has been only beared active vertical base pressure, lateral pressure of the soil is passive response. So this thesis studied continuous loading test of CRS and CRL of remodeling saturated clay by using self-developed unconfined soil consolidation instrument. Feature of the experimental program is equivalent to make an behavior on soil sample, that can fully display the characteristics of soil stress and strain for analys