循环荷载下黄土的应力特性与非共轴效应试验研究.pdf

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1、分类号:TU410710-2015221008专业硕士学位论文循环荷载下黄土的应力特性与非共轴效应试验研究尚许雯导师姓名职称翁效林副教授专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月17日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学TheStressCharacteristicsandNon-coaxialityofLoessinCyclicLoadingTestAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShangXuwenSupervisor：Prof.WengXiaolinCha

2、ng’anUniversity,Xi’an,China摘要主应力轴循环旋转现象在实际工程当中普遍存在，单元体上主应力大小与方向往往随时间发生循环改变。循环旋转下的应力应变状态研究已得到国内外学者的广泛重视，是目前研究的重点课题。循环旋转过程中会产生非共轴效应，即应力与应变的不共轴现象，在实际工程中，如果不考虑该因素的影响将忽略部分土体变形，导致结构设计不足够安全，非共轴效应研究对于准确预测变形起到重要作用。目前的研究多集中于砂土，以小幅纯旋转为主，对黄土研究较少，非共轴特性方面更加欠缺，本文采用空心圆柱扭剪仪开展主应力循环旋转下黄土的不排水试验，考虑主应力大小与方向耦合作

3、用，重点研究中主应力系数、偏应力振幅以及大主应力方向角对土体应力应变以及非共轴角的影响规律。试验结论如下：（1）中主应力系数b对土样的应力应变有显著影响，b=0、b=1条件下轴向应变εz、径向应变εr、环向应变εθ在α=45°时产生的应变值较大；b=0.5时轴向应变εz、径向应变εr、环向应变εθ在α=60°时产生的应变值较大；中主应力系数b值对剪应变影响较小；剪应力始终拉伸压缩交替出现，没有明显拉伸压缩界限。（2）在重塑黄土的原生各向异性消除后仍有非共轴现象存在，由此，非共轴现象并不只由原生各向异性控制，也受次生各项异性影响。土体非共轴特性受加载路径及次生各向异性的影响

4、较大，在实际工程中进行力学分析时必须考虑相关因素。（3）qcyc值增加使得剪切应变波动幅度增加，轴向应变、环向应变、径向应变积累也更迅速。中主应力系数主要影响剪应变幅值，b=1时产生剪应变最大。不同qcyc值条件下弹性应变不相同，对于轴向、环向弹性应变而言，qcyc值较大则弹性变形越大，波动范围越大。（4）主应力轴循环旋转条件下，重塑黄土存在明显应力应变滞后现象，土体非共轴特性主要受加载路径及次生各向异性影响较大。非共轴角在耦合旋转试验中波动变化，旋转初期非共轴角较大，α角旋转至45°时达到最低，随后非共轴角逐渐增加，应变曲线平均滞后25°。随着偏应力振幅增加曲线逐渐左移

5、，非共轴角变化趋势提前。关键词：黄土，主应力轴旋转，非共轴效应，空心圆柱扭剪仪IAbstractThecyclicrotationofthemainstressaxisiscommoninpracticalengineering.Themagnitudeanddirectionofthatprincipalstressontheunitmodeloftenchangecyclicallywithtime.Thestudyofstressandstrainstateundercyclicrotationhasbeenpaidmuchattentionbyscholarsbo

6、thathomeandabroad,andisthekeytopicofcurrentresearch.Thecyclicloadingprocesswillproduceuncoaxialeffect.Intheactualproject,iftheinfluenceofthisfactorisnotconsidered,partialsoildeformationwillbeignored,resultingininadequatesafetyofstructuraldesign.Uncoaxialeffectplaysanimportantroleinaccurat

7、elypredictingdeformation.Atpresent,theresearchmainlyfocusesonsandysoilwithsmallpurerotation.Thenoncoaxialbehaviorofloessismoredeficient.Inthispaper,theundrainedtestofloessundercyclicrotationofprincipalstressiscarriedoutbyusingahollowcylindricaltorsionalshearapparatu