膨胀土非线性剪切应力松驰特性试验研究论文.pdf

U Y231 6800 中南林业科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品,也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名: 历,乡年中南林业科技大学学位论文版权使用授权书本人学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于: l、保密口,在年解密后适用本授权书。 2、不保密口。(请您在以上相应方框内打“√”) 作者签名: 纱吗年多胃哆日导师签名: 删弓够咿摘要膨胀土在长期荷载作用下的剪切应力松弛问题是其流变特性研究的主要内容之一。由于膨胀土的粘粒含量高、塑性指数大,其流变特征非常明显。此外,膨胀土本身具有吸水体积膨胀、强度下降,失水体积收缩、强度部分恢复的特性, 使其流变的特征较一般软土而言更具复杂性。因此,开展这方面的研究,探索膨胀土在长期荷载作用下的剪应力松弛模型、松弛规律及应力松弛条件下的长期抗剪强度发展规律具有比较重要的理论价值。通过相关研究,可为膨胀土工程的应力、强度、变形和稳定分析提供相对可靠的理论依据,为治理膨胀土滑坡、泥石流等地质灾害奠定理论基础。本文在国内外己有的研究基础上,以广西南宁非饱和膨胀土为研究对象,依托国家自然科学基金资助项目“膨胀土非线性流变特性研究”(项目编号:50978097),以及湖南省科技厅资助项目“膨胀土非线性流变特性本构模型研究”(项目编号:2010SK3047),开展了对膨胀土非线性剪切应力松弛特性的研究。通过一系列室内剪切应力松弛试验研究,以及理论分析和数值分析,探讨了不同初始条件下的膨胀土剪切应力松弛特性,取得了以下几个方面的主要结论及创新成果: 1、剪切应力松弛试验研究: ①在不同初始条件下,膨胀土具有相似的应力松弛规律,剪切应变刚加上时, 剪切应力快速衰减,随着时间的增加,应力松弛速率逐渐减小,剪切应力逐渐衰减至某一稳定值,属于非完全松弛型。②膨胀土的松弛曲线都可以明显的分成三个阶段:瞬时松弛阶段、衰减松弛阶段、稳定松弛阶段。③不同初始条件下的,,说明南宁膨胀土具有明显的非线性流变特性,的确是一种弹、粘、塑性体。④膨胀土的应力松弛特性与初始剪切应变、含水率、竖向荷载等有关。含水率越高,或者竖向荷载越小,或者初始应变越大,或者时间越长,则膨胀土的流变特性及其非线性程度就越高。 2、剪切应力松弛理论模型研究: 通过对膨胀土的剪切应力松弛特性的分析,选取了H一(HIN)一(NIV)五元件模型及其松弛方程来描述膨胀土的剪切应力松弛特性,经验证,其理论值与试验值有较好的吻合度,该模型能较好地反映出南宁膨胀土的应力松弛过程中剪切应力随时间衰减的规律,具有一定的工程应用价值。 3、非线性剪切应力松弛特性经验模型研究: 通过改进剪切应力对数与时间对数的线性关系建立了非线性应力松弛经验模型,并与五元件理论模型进行了对比。非线性经验模型在衰减松弛阶段的拟合效果更好。非线性经验模型考虑了应变水平对应力松弛的影响,直观地反映了南宁膨胀土的非线性应力松弛特性,更加符合工程实际,可为膨胀土非线性应力松弛问题的计算分析提供比较可靠的理论依据。 4、膨胀土长期抗剪强度方程的研究: 基于膨胀土的剪切应力松弛试验,建立了膨胀土的长期抗剪强度及其强度指标(粘聚力和内摩擦角)的经验方程。通过数值分析确定相关参数后,比较理论值与试验值的吻合度,验证了其可靠性、合理性。可以为膨胀土地区中,各类岩土工程的稳定性计算分析提供相关的理论依据及参考,具有一定的理论价值及工程意义。关键词:膨胀土;非线性流变;应力松弛;流变模型;长期抗剪强度 ABSTRACT Shear stress relaxation ofexpansive soilunder long-term loading is one ofthe ponents of study on itsrheological the rheological characteristics ofexpansive soil are quite obvious with high clay content and plasticity ,when a