基于Weibull分布的黄土状土的单轴损伤模型.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2013／21(2)一0317—07基于Weibul1分布的黄土状土的单轴损伤模型水谢星①②王东红③赵法锁④(①长安大学地球科学与资源学院西安710054)(②西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054)(③机械工业勘察设计研究院测试公司西安710043)(④长安大学地质工程与测绘学院西安710054)摘要通过扫描电镜和偏光显微镜对不同方向切面试样的观察，分析了损伤前后黄土状土微观结构的变化。分析结果表明：受力前黄土状土呈粒状架空接触结构，石英、长石、伊利石及高岭石等矿物在试样中

2、分布杂乱无定向性。黄土状土的单轴压缩过程分为3个阶段：第一阶段为压密阶段，此阶段土体中微裂隙闭合，大孔隙变成为微孔隙；第二阶段为峰值应力前开始损伤阶段，此阶段土体微结构转为镶嵌微孔微胶结结构，颗粒之间产生滑移，原有和新生的小裂隙变宽、变长；第三阶段峰值应力后损伤快速发展，孑L洞、裂隙连通，矿物发生明显定向。在此基础上，利用黄土状土微元强度服从Weibull随机分布的特点，运用统计损伤理论，并考虑到黄土状土的含水率、损伤门槛的影响，建立了考虑损伤门槛的损伤本构方程。以黄土状土的单轴压缩试验结果作为实例，进行了验证。理论计算结果与试验结果对比表明，该模型能够较好地描述黄土状土的变

3、形破坏全应力一应变试验曲线。关键词黄土状土微观结构Weibul1分布损伤门槛本构模型中图分类号：TU41文献标识码：AWEIBULLRANDoMDISTRIBUTIoNBASEDDAMAGECoNSTITUTIONMoDELoFLOESSIALS0ILSUNDERUNIAXIALC0MPRESSIONXIEXing~~WANGD0nghonZHAOFasuo④(①CollegeofEarthScienceandResources，ChanganUniversity，Xian710054)(②脚LaboratoryofWesternMineralResourcesandGeol

4、ogicalEngineeringMinistryofEducation，Xian710054)(③TestCompany，ChinaJKInstituteofEngineeringInvestigationandDesign，Xian710043)((~SchoolofGeologyEngineeringandGeomatics，ChanganUniversity，an710054)AbstractThechangeofloessialsoilmicrostructurebeforeandafterdamagesisanalyzedbyobservingdifferentc

5、ross—sectionsofspecimenwithascanningelectronmicroscopeandapolarizingmicroscope．Theresultsshowthatatpre-loading，theloessialsoilhasgranulometricbracketcontactmicrostructurewithquartz，feldspar，illite，kaoliniteandothermineralsdistributedrandomlyandastatically．Theuniaxialcompressionprocessofthel

6、oessialsoilcanbedividedintothreestages．Thefirststageisacompactedphase，whenmicrocrackscloseupandmacroporesbecomemicrocracks．Thesecondstageisaninitialdamagephasewhichbeginspriortopeakstress．Thesoilmicrostmctureturnstoalightlycementedmosaicmicroporousst／'ucturewithslippagesproducedbetween收稿Et期

7、：2012—04—05；收到修改稿日期：2012—07-30．基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金(CHIY2010JC049)和长安大学基础研究支持计划专项基金资助第一作者简介：谢星，主要从事地质及地质工程教学与科研工作．Email：xiexing@chd．edu．cn318JournalofEngineeringGeology工程地质学报2013particles．Theoriginalandnewbornsmallcracksgetwiderandlonger．Thethirdstageisa