基于非饱和粘性土的细观力学模型及其在循环荷载作用下的动强度研究

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1、北方交通大学硕士学位论文非饱和粘性土的细观力学模型及其在循环荷载作用下的动强度研究姓名：谢永涛申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张鸿儒2001.2.1北方交通人学硕}。学位论文摘筮摘要f经过开挖、重塑和再压实的土，一般都是非饱和土；非饱和土比相应的饱和土具有更高的强度和更好的稳定性，但这并不能直接作为实际上的设计依据，因为非饱和土在强度和稳定性方面的“富余”程度是未知的；特别是饱和度(含水率)与非饱和土力学性质的关系，对由于周围环境的影响而饱和度经常变化的土工基础的稳定性和变形分析，具有更重要的意义。而诸如机器振动、高速车辆运行、地震等循环动荷载往往是通过这些非饱和土而对整

2、个建筑物施加影响的，循环荷载作用下非饱和土的力学性质是土工设计和变形分析时必须考虑的问题。本文的工作，为更好地进行土工建筑物的抗震设计和估算地基基础在动荷载作用下的变形，提供了一定的依据oY7在本文中，笔者首先在前人关于土的细观结构研究的基础上，对～般散粒体(干砂)的结构特征及细观力学特性进行了分析，并给出了基于细观分析的一般散粒体的强度预测模型．r在模型中综合考虑了应变速率、温度、颗粒定向性排列、土的分形性质及应力历史的影响。然后利用专门设计的试验验证了此模型的合理性。r、r～、笔者又进一步考虑了细观组构更加复杂的粘性土以及土中水对L力学性质的影响，给出了～个适用于不同饱和度非饱

3、和粘性土的细观抗剪强度模型。并通过试验验证，讨论了此模型的适用范围。笔者利用目前国内外最先进的MTS858．2／TestStar1I双向液压伺服土工动三轴仪对不同饱和度的原状粘性土样进行了大量的动j轴试验。f系统地研究了循环荷载作用下饱和度与非饱和粘性士动强度之州的关系。并与在充分考虑土细观结构的基础上的非饱和粘性二L静力作用下的强度模型进行对比，从而初步掌握了非饱和粘性土的动强度控制机理。卜1一关键词：非饱和土，粘性土，循环荷载，动强度，细观抗剪模型，分形，动三轴试验。些塑奎里叁兰堡：!兰竺堡兰茎兰塑茎AbstractThesoilswillbeunsaturatedaftere

4、xcavated，remoldedorcompactedUnsaturatedsoilhashigherstrengthandstabilitythancounterpartsaturatedsoil．Butthecivildesignmentcannotbetakenaccordingwithitinpracticebecausetheaffluenceofunsaturatedsoilstrengthandstabilityisunknown．Therelationofdegreeofsaturation(watercontent)tomechanicspropertiesof

5、unsaturatedsoilisofgreatsignificanceinengineering，especiallyintheanalysisofdeformationandstabilityofbasement，damorslopewhichdegreeofsaturationoftenchangingwitlltheenvironment．Ontheotherhand，Suchcyclicloadasengineryvibration，highspeedvehicleandearthquakealwaysinfluenceonstabilityofwholebuilding

6、throughtheunsaturatedsoils．SothemechanicspropertiesofunsaturatedsoilundercyclicloadmusttobeholdfirstbeforeaseismaticdesignmentandanalysisofdeformationCanbecarriedout．Inthispaper,onthebaseofsoilmicroscopicmodelmadebypredecessors，astrengthpredictionmodelofgranularmaterialisproposedbasedonmicrosc

7、opicfabricanalysis，inwhichstrainrate，temperature．orientation，fractaldimensionandloadhistoryhasbeentakenintoaccountAfterwardsthemodelwasverifiedbyspecialtests．Afterfartherresearchofthemicroscopicstrengthmodel，thecohesiveclaywithmorecompl