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饱和粉土质砂应变软化特性的试验研究

饱和粉土质砂应变软化特性的试验研究

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作者：符新军河海大学

学位级别：硕士

本文通过对净砂(S)、三种不同粉土含量的粉土质砂(FS1:含10%粉土,FS2:含20%粉土与FS3:含30%粉土)以及粉土(F)进行的一系列三轴固结不排水试验(CU),研究了围压、孔隙比以及粉土含量(FC)对饱和粉土质砂应变软化特性(不稳定性)的影响;引入... 详细信息

本文通过对净砂(S)、三种不同粉土含量的粉土质砂(FS1:含10%粉土,FS2:含20%粉土与FS3:含30%粉土)以及粉土(F)进行的一系列三轴固结不排水试验(CU),研究了围压、孔隙比以及粉土含量(FC)对饱和粉土质砂应变软化特性(不稳定性)的影响;引入等效粗粒间孔隙比(e),运用临界状态理论以及粗粒间状态参数(ψ),分析了粉土质砂的应变软化规律。本文研究的主要结论如下: (1) 五种土料都有应变软化(不稳定性)的现象。脆性指数(Ⅰ)以及不稳定线(IL)的应力比(q/p′)分别为反映应变软化程度和何时发生应变软化的参数。固结后的孔隙比(e)和围压则是影响这五种土料是否出现应变软化的重要因素;(2) 对于同一种土料,在e基本相同的条件下,Ⅰ随围压的增大而增大,即应变软化的程度随着围压的增加而增加;(q/p′)随围压的增大而减小,即若将IL与临态线(CSL)之间的区域称为潜在不稳定区域,则不稳定区域随围压的增大而增大。同时,对于同一种土料,围压相同时,Ⅰ随e的增大而增大,(q/p′)也随e增大而减小,即不稳定区域随e的增大而增大;(3) 在围压和e相同的条件下,粉土含量小于30%时,粉土质砂的(q/p′)随粉土含量的增加而减小,即粉土质砂的不稳定区域随着粉土含量的增加而增大;Ⅰ随着粉土含量的增加而增大,即粉土质砂的应变软化程度随着粉土含量的增加而增加;(4) 假定粉土质砂的整体受力骨架结构中存在部分较小的粉土颗粒只填充于较大的砂土颗粒形成的粒间孔隙比中,而不承受土骨架的外力,因此引用e代替e来描述它的力学特性。当粉土含量小于30%时,使用e表达粉土质砂的临界状态时,粉土质砂(FS1和FS2)与净砂(S)将在e—1n p′空间拥有基本相同的临界状态线(CSL);(5) 在临态理论的基础下,引入ψ分析粉土含量小于30%的粉土质砂(FS1和FS2)的应变软化规律。(q/p′)与ψ为一线性关系,(q/p′)随ψ的增加而减小,即不稳定区域随ψ的增加而增大。Ⅰ与ψ的关系为一分段函数,当ψ小于某极限值时,Ⅰ为零;而当ψ大于该极限值时,Ⅰ随ψ增加而增加,即应变软化程度随着ψ的增加而增加。

关键词：固结不排水三轴剪切试验粉土质砂不稳定线应变软化脆性指数等效粗粒间孔隙比粗粒间状态参数临界状态理论

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