应力路径对固结排水条件下饱和原状黄土

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1、水利学报年月第卷第期文章编号应力路径对固结排水条件下饱和原状黄土变形与强度特性的影响陈存礼郭娟杨鹏西安理工大学水利水电学院陕西西安摘要在轴向加载径向卸载和轴向卸载径向加载二种类型的等应力比应力路径下对杨凌饱和原状黄土进行固结排水三轴剪切试验探讨了应力路径固结围压等对饱和原状黄土的变形及强度特性影响的规律研究表明应力路径类型对其变形及强度特性有明显的影响在二种类型等应力比应力路径下体积变形皆表现为剪缩性且固结围压及应力路径类型相同时体应变随应力路径的变化呈现出规律性的变化对于同一类型的等应力比应力路径破坏强度值因应力路径的变化而异但不同应力路径下临界状

2、态线是唯一的挤伸破坏时抗剪强度要比压缩破坏时低关键词饱和原状黄土三轴剪切试验应力路径变形强度中图分类号文献标识码研究背景当路径不同时球应力和偏应力的变化趋势不同而球应力和偏应力的变化均使土体的剪应变和体应变发生变化从而导致土体的应力应变关系明显不同大量的试验研究也已经证实土的应力应变关系不仅取决于当前的应力状态而且与其所经历的应力路径有着密切的关系现有土的本构模型大都忽略了应力路径的相关性一般通过常规三轴试验确定模型参数然而实际条件下土体的初始应力状态为状态在此初始应力状态下进行岩土工程施工时土体可能经历与常规三轴试验的应力状态完全不同的应力路径例如

3、基坑开挖过程中土体经历了卸荷应力路径而筑坝过程中坝体土经历的应力路径为等应力比应力路径以往关于不同应力路径下土应力应变特性的试验研究主要针对软土和正常固结土对不同应力路径下黄土的应力应变特性的研究涉及很少为此本文在轴向加载径向卸载和轴向卸载径向加载二种类型的不同等应力比应力路径下对杨凌饱和原状黄土进行了固结排水三轴试验分析不同应力路径下饱和原状黄土的应力应变关系体应变和强度特征探讨了应力路径对其变形强度特性的影响规律试验的基本情况测试试样及方法试验所用黄土土样为取自陕西杨凌的黄土取土深度为现地面以下其主要物理性质指标如表所示制样时先采用切削法制成直径

4、约为高为的圆柱状试样再用抽气饱和法对其进行饱和制备成试验所用的饱和原状黄土试样为了反映固结围压收稿日期基金项目国家自然科学基金项目陕西高校省级重点实验室科研项目作者简介陈存礼女陕西户县人博士高级工程师主要从事土静力学和动力学特性方面的研究对饱和原状黄土应力应变特性的影响试验时分别取试验方法为不同应力路径下固结排水三轴剪切试验根据饱和原状黄土常规三轴固结不排水剪切试验测定出静止侧压力系数其中为土的有效内摩擦角采取分级施加固结应力的方式进行固结将总固结压力分为级施加直至加载到试验方案设定的该试样在线上相应的最终固结应力点为止为轴向固结应力表杨凌原状黄土的

5、物理力学指标含水率干密度?液限塑限颗粒大小组成百分比比重塑性指数孔隙比?试验设备采用西安力创计量设备有限公司和西安理工大学共同研制的计算机控制的三轴试验仪该仪器可在轴向实现应力控制和应变控制的加荷轴向和径向应力完全独立的施加可在不同固结应力比下进行试验来模拟实际工程下的不同应力路径也可以同步地改变轴向应力和径向应力试验的应力路径排水条件下剪切过程中土样的孔隙水压力始终为零总应力等于有效应力故文中应力均为有效应力采用前一字母和后一字母分别代表轴向应力和径向应力的变化情况为加荷为卸荷数值代表轴向应力与径向应力变化量的比值的绝对值?即加载应力比对应力路径进

6、行编号时本文进行了二种类型的等应力比应力路径试验第一种类型为轴向加载径向卸载的类型包括共种应力路径在应力平面?上它们分别为应力路径图第二种类型为轴向卸载径向加载类型包括共种应力路径它们分别为应图不同等应力比应力路径的示意力路径图试验结果和分析偏应力与剪应变关系二种类型的不同应力路径下饱和原状黄土的偏应力与剪应变?分别为轴向应变和侧向应变的典型关系曲线如图所示图不同应力路径下饱和原状黄土的关系对图试验结果的说明如下对于类型的各种应力路径在不同的固结围压下剪切过程中饱和原状黄土试样的轴应变皆为正值轴向压缩变形呈压缩破坏其偏应力与剪应变关系曲线均为弱硬化型

7、图在其上皆有明显的转折点转折点所对应的剪应变很小且固结围压对其影响不大在转折点之前应力应变关系曲线很陡其坡度随加载应力比的增大而增大之后除应力路径下偏应力随着剪应变的增大而逐渐增大外其它应力路径下偏应力随着剪应变的增大基本保持不变曲线均非常平缓对于类型的各种应力路径在不同的固结围压下剪切过程中饱和原状黄土试样的轴应变皆为负值轴向挤伸变形破坏时主应力轴发生了偏转径向应力为大主应力且呈挤伸破坏其偏应力与剪应变关系曲线均为弱软化型图在其上也皆有明显的转折点但转折点对应的轴应变值随固结围压的增大而增大且比路径下的大在转折点之前剪应变先随偏应力的减小而有较小的

8、发展曲线较陡当主应力轴发生偏转后剪应变则随偏应力的反向增大而有较大的发展曲线逐渐变缓曲线的坡度随加载应力比的