基于波速和剩余强度退化的膨胀土疲劳损伤特性研究

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1、学校代号10536学号12104000051分类号U416密级公开硕士学位论文基于波速和剩余强度退化的膨胀土疲劳损伤特性研究学位申请人姓名黄震所在学院交通运输工程学院指导教师韦秉旭教授学科专业交通运输工程(道路与铁道工程)研究方向特殊路基设计与处治论文提交日期2015年4月１０５３６学校代号：１２１０１０１学号：４０００５密级：公开长沙理工大学硕±学位论文基于波速和剩余强度退化的膨胀±疲劳损伤特性研究学位申请人姓名黄震指导教师韦秉旭所在学校长沙理工大学专业名疏夺巧运输工巧（请路与铁道工码）论文提交日期２０＂年车店论

2、文答辨日期２０１５年５月答辩委员会主席＿StudyonfatiguedamagecharacteristicsofexpansivesoilbasedonthewavevelocityandResidualstrengthdegradationbyHUANGZhenB.E.（ChangshaUniversityofScienceandTechnology）2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinTrafficandTr

3、ansportationEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorWEIBing-xuApril，2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加！＾标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：＞月７＾日！ｊｔ＾參学位论

4、文版权使用授枚书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阁和借闽。本人授权长沙理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库、迸行检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、□，在年解密后适用本授权书。保密２、不保密办。（请在上相应方框内打。Ｖ。）＾：作者签名滚康日期：户始±月々曰０导师签名；

5、日期；＞少年ｉ月７／日摘要膨胀土疲劳损伤裂隙是土体强度下降的主要原因之一，其疲劳损伤的实质是一个由于干湿循环作用下基质吸力反复加卸载，导致土体内部结构产生大量的微裂隙形核，并且微裂隙随着荷载循环次数增加而逐渐扩展，最终形成宏观裂缝的过程。而宏观裂隙产生是导致土体强度降低的关键因素和膨胀土边坡滑塌的主要肇因。基于此，本文利用非金属超声波仪（TH204型）对等幅度干湿循环条件下的膨胀土进行声波测试，提出了用纵波速度定义膨胀土疲劳损伤的损伤变量，探索了干湿循环作用下膨胀土的损伤演化规律，研究了干湿循环条件下膨胀土的损伤变量随循环次数、循环幅度、控制含水率及低应力条件下的抗剪强

6、度的变化关系，最终基于波速和剩余粘聚力定义损伤变量，提出能反映循环次数和循环幅度变化的非线性疲劳损伤模型。主要研究结论如下：（1)膨胀土试样的损伤变量随着干湿循环次数的增加呈非线性增长，增长幅度趋于平缓。当控制含水率越大，相应的损伤变量要小。循环幅度越大，损伤变量越大。第一次循环后，初始含水率增大，损伤变量整体呈减小趋势，说明初始基质吸力对试件的损伤变化起重要作用，初始含水率越大，损伤度越小。2～6次循环后，其损伤变化值随初始含水率变化规律性不明显。（2）膨胀土粘聚力值和损伤变量值具有良好的对数衰减关系。同一初始含水率条件下，循环幅度越大，粘聚力衰减随损伤变量衰减程度越大。

7、得到的膨胀土的疲劳损伤强度衰减函数，可为膨胀土疲劳损伤模型的建立提供参考依据。（3）利用室内常规试验和非金属声波测试系统量测结果建立干湿循环作用下膨胀的非线性疲劳损伤模型，简单明了，便于应用，但该模型仅适用于等幅度情况，变幅度模型的建立，有待于提出合理的试验方案。本文基于干湿循环作用下膨胀土剩余粘聚力的试验数据，给出了反映剩余粘聚力变化的二次多项式，给出了等幅干湿循环作用下膨胀土疲劳损伤的定义和表达式。由剩余强度定义损伤变量与疲劳损伤的原始定义相符合。关键词：膨胀土；疲劳损伤；波速；等幅度干湿循环；低应力抗剪强度I