非饱和土的增量非线性横观各向同性本构模型研究

• 作 者: 郭楠
• 出 处: 兰州理工大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 非饱和土 横观各向同性 本构模型 力学特性 三轴试验 真三轴试验 模型验证

天然地基和大面积填土地基大都是非饱和土,且具有横观各向同性的特性。随着国家城镇化发展和“一带一路”战略的实施,平山填沟造地、填海造地等大面积填土工程应运而生,即横观各向同性土体面积急剧增长,科学地预测非饱和横观各向同性地基的变形对地基基础的设计非常重要。现代土力学与岩土工程的发展表明,土的增量非线性本构模型具有强大的生命力,然而能同时反映土的非饱和状态、横观各向同性和非线性的本构模型迄今尚未提出。本文通过系统的理论分析和室内试验,对非饱和横观各向同性土的力学特性和本构模型做了深入系统的研究。首先,分别考虑基质吸力、初始干密度及加卸载等因素的影响,对非饱和各向同性土的增量非线性本构模型进行了多方面的改进,扩大了其应用范围;其次,以非饱和土力学和弹性理论为基础,建立了非饱和横观各向同性土的增量非线性本构模型,提出了用非饱和土三轴试验确定全部模型参数的方法;再次,进行了多种应力路径的非饱和土三轴试验(共6种100个试样),揭示了非饱和横观各向同性土的变形强度特性与水量变化特性;第四,分析研究了模型参数随应力状态的变化规律,提出了相应的数学表达式;最后,采用非饱和土三轴仪和非饱和土真三轴仪分别进行了不同条件的非饱和土试验,初步验证了本文所建立本构模型的合理性。本文研究成果可为天然成层地基和大面积填土工程设计提供科学依据和理论支持,丰富和发展非饱和土力学的本构模型理论。