浅谈真三轴条件下黄土的结构性参数及结构性本构关系研究

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1、分类号UDC密级学号05110058活矫衬，去军博士学位论文真三轴条件下黄土的结构性参数及结构性本构关系研究邓国华学科名称:岩土工程学科门类:工学指导教师:邵生俊教授申请日期:2009年3月独创性声明秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明:本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，__除特别加以标住和致谢的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任一论·作‘·争卿华‘价必月“日学位论

2、文使用授权声明本人.一迢鳗瞬‘在导师的指导下创作完成毕业论无本庇即论文的答辩，并已经在西安理工大学申请博士/硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即:l)已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索;2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人学位论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权西安理工大学研究生

3、部办理。(保密的学位论文在解密后，适用本授权说明)论“作娜禅衅”师签冬丫年“”确DoetorDegreeDissertationof兀’anUniversityofTeehnologyResearchonstructureParameterofloessandstructureeonstitutiverelationsunderturetd·axialconditionByDENGGuohuaSuPervisor:Prof.SHAOShen幻unSignature:Xi’anUniversityofTechnologyMar.，2009摘要论文题目:真三轴条件

4、下黄土的结构性参数及结构性本构关系研究学科专业:岩土工程研究生:邓国华签名:指导教师:召肠生俊教授签名:摘要结构性是天然岩土材料的基本属性，其定性和定量上的复杂性致使土结构性的研究仍处于一个“百花齐放”的探索阶段。本文在总结土结构性及其力学效应研究成果的基础上，借助新开发的真三轴仪，在综合结构势理论的框架内，进一步深入认识了土结构性的变化规律，并探讨分析了结构性土的强度变形本构关系。主要的研究成果有:第一，调试和完善了西安理工大学自主研发的新型真三轴仪。解决了该仪器系统存在的几个关键技术问题，如液压囊漏水问题、排水控制问题、仪器系统误差分析、附属设备的设计等。

5、同时，对试验方法进行翔实的总结，并提出了仪器系统尚存在的问题。第二，通过真三轴仪，研究了原状黄土、重塑黄土和饱和黄土的应力应变和体变特性。提出了一个可全面反映剪应力和球应力共同作用的结构性参数—应力比结构性参数，实现了应力空间内任意应力路径下对土结构性的描述。通过常规三轴试验和真三轴试验，系统地认识了土结构性的变化规律以及它与剪切变形、含水量、固结压力和应力路径之间的关系，建立了描述结构性变化规律的数学表达式，并揭示了真三轴条件下土样的四种破坏形式。第三，建立了土的强度与结构性之间的关系，提出了一个可考虑结构性的抗剪强度公式，分析了强度参数粘聚力和内摩擦角与结

6、构性参数之间的关系。认为结构性参数比与强度比成正比关系，粘聚力与结构性参数符合近似的双曲线关系，当土的结构性遭到彻底破坏时，其粘聚力为0。摩擦角在结构性变化过程中基本不变。第四，分析了应力空间内土的强度破坏面，探讨了强度破坏面的大小和形状与结构性之间的关系。认为结构性较强时，粘聚分量对土强度的贡献较大，三轴压缩与三轴挤伸状态时土的强度变化不大，其破坏面可以用Mises准则描述;结构性较西安理工大学博士学位论文弱时，粘聚力贡献较小或近于丧失，土的强度主要受颗粒摩擦特性的控制，其强度破坏面可以用Mohr一coulomb准则描述。随着结构性的增大，强度破坏面逐渐向外

7、扩展。第五，分析了结构性土准先期固结压力、压缩曲线直线段斜率和回弹段斜率与结构性参数之间的关系。在剖析等结构性条件下土的临界状态力学特性和剑桥模型的基础上，结合土结构性的变化规律和结构性土的强度变形规律，建立了结构性土的弹塑性模型。模型引入了随结构性变化的压缩特性和临界状态线，能够合理的反映结构性土的变形特性。由分析可知，剑桥模型只是该模型在结构性参数等于1时的特殊情况。本文的研究得到了国家自然科学基金“基于综合结构势理论的结构性土强度和变形理论研究”(No.10872161)的资助。关键词:真三轴仪;综合结构势;结构性参数;强度准则;结构性本构模型Abstr

8、sctTitle:RESEARCHON