重塑非饱和粘性土的强度习性研究.pdf

博士学位论文重塑非饱和粘性土的强度****183;芯分类号作者姓名:学科专业:学院:指导教师:副指导教师:熊承仁岩土工程资源与安全工程学院刘宝琛院士张家生教授答辩委员会主席中南大学二五年五月密级论文答辩日期
摘要态空间具有明显的规律,但不易用简单函数表达,琾为一倾伏的不规目前非饱和土力学的理论框架、实验技术的选择还处于基础研究阶段,离成熟的实际应用还有很长一段距离。本文旨在通过不同含水量、不同干密度的重塑粘性土的三轴实验、吸力的测试计算以及土样细微观结构的观察分析,来认识不同水分状态和密度状态的重塑非饱和粘性土的强度****性,探讨基质吸力随土的水分状态和密度状态变化的规律,以及土的微细观结构对基质吸力和强度的影响。为非饱和土力学的研究积累资料、提供观点。试验用士为粘性土。采用分层击实的方法重塑制备三轴试验土样。设计按龊肯盗个干密度等级,打制出组不同水分状态和密度状态的三轴试验土样。实际成型组共计鲈仓囱渲个试样用于三轴实验,另个试样作为平行试样以各进行显微结构观察。先后按段а,,,,瓿闪烁组三轴压缩试验,试验前测试了土样的温湿度,计算了相应的基质吸力。试验结束后,选取个代表性试样进行扫描电镜观察,拍摄了直壤叩腟照片。重塑非饱和粘性土的破坏形式归结为两种,即剪切破坏和侧向膨胀破坏。破坏机制主要有水因素主导的软化机制和结构因素主导的解构机制。破坏形态的选择性因素是围压,破坏机制的选择性因素是水分状态。实验表明,尽管在高、低围压条件下重塑非饱和粘性土的变形形态有所不同,但其破坏摩尔圆大体上可以用一条近似直线的包络线联系起来。在这里库仑强度理论仍然适用。非饱和土的抗剪强度可表达为物理状态变量的函数,强度曲面在水分密度状则背斜面,咖琾为一变形的驼矍妫痪偷ヒ蛩氐挠跋於裕辜强度存在随水分状态变化的复杂性。极限强度和变形模量的变化规律也表现了随水分状态变化的复杂性。重塑非饱和粘性土的基质吸力在水分密度状态空间的分布具有明显的规律,基质吸力曲面琾为一变形的驼矍妫嫘翁浠饕J芩肿态变量控制。对照粘聚力、内摩擦角、极限强度、变形模量,特别是基质吸力随含水量的非线性变化规律,沿含水量变化轴可确定该重塑粘性土的三个特征含水量:ィ畐.%.ァ
细凝结两方面来准确理解非饱和土的水一气界面效应,从而利于认识和把握非言,在分析水因素对非饱和土强度的影响时,选择含水量作为水分状态变量更由于特征含水量、、的区隔,可将非饱和域分划为三个不同的区域,即低水分状态、中等水分状态透咚肿刺分别对应强非饱和土、典型非饱和土和弱非饱和土。在不同的水分区间重塑非饱和粘性土的强度****性具有不同的特点。分段描述产的结果表明,强非饱和土、弱非饱和土的强度参数⑸随含水量的变化具有线性变化特征;典型非饱和土的强度参数⑶婧康变化具有极值曲线的特点,为典型的非线性变化。强非饱和土、弱非饱和土近乎二相介质;典型非饱和土为三相介质。由于相组成和相界面作用方式的差异,不同类型的非饱和土,其强度参数随含水量的变化从而具有不同的特点。不同水分状态下非饱和土具有不同的强度制约模式。在高水分状态下水对强度的影响起主导作用,低水分状态下结构对强度起控制作用,中等水分状态下非饱和土的强度受水与结构的共同作用所制约。土的孑督峁剐翁头植继卣鞫酝恋谋湫魏颓慷扔凶欧浅V匾5挠跋臁7饱和土的微观结构形态不仅与土的密度状态有关,而且与土的水分状态相关。掌男蚊惨约捌渲性毯氖炕慕峁剐畔ⅲ砻魍恋奈⑾腹劢峁褂胪的物理状态有关。作者首次提出了孔隙充水结构的概念,借助此概念,可以从孔隙结构和毛饱和土中基质吸力的变化规律。孑冻渌峁沟谋浠ḿù蟮赜跋烀腹芴逑的吸持水的能力,进而对非饱和土的强度产生重要影响。饱和度是基于土的水分状态变量和密度状态变量的一个衍生变量,比较而为适宜。典型非饱和土具有鱿嘧槌桑渫劣佬вΠㄋ缑嫘в退粒界面效应。基质吸力主要与水气界面有关,基质吸力在特征含水量时出现极值变化对重塑非饱和土的强度****性的非线性变化有重要影响。关键词:重塑非饱和粘性土:三轴压缩试验:抗剪强度参数;水分状态;密度状态;特征含水量;基质吸力;孔隙充水结构
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作者签名:钮际η┟迫掌冢豪荨昴昶乖律先作者签名:纽坠芷年上月日关于学位论文使用授权说明原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特另员曜⒑椭滦坏牡胤酵猓论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学