三軸試驗(yàn)端部約束與高徑比影響試驗(yàn)研究及有限元分析.pdf

1、粗粒土作為主要的填筑材料在土石壩工程中應(yīng)用非常廣泛，在工程實(shí)踐中常常采用三軸試驗(yàn)來(lái)分析粗粒土的強(qiáng)度特性和其他力學(xué)參數(shù)。但是由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不完善，使得粗粒土的三軸試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)往往不能如實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)土料的力學(xué)性能。因此對(duì)粗粒土三軸試驗(yàn)方法的研究具有重要意義。 本論文進(jìn)行了大量三軸試驗(yàn)，研究試樣端部約束和高徑比等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響；采用ADINA軟件模擬三軸試驗(yàn)，并通過(guò)編制接口程序?qū)崿F(xiàn)在ADINA程序環(huán)境中進(jìn)行土石壩靜力計(jì)算。主要進(jìn)

2、行了以下幾方面的工作： 首先，利用中型三軸儀對(duì)雙江口粗粒土料進(jìn)行三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)，研究試樣端部約束對(duì)三軸試驗(yàn)試樣變形及強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)采取潤(rùn)滑試樣帽措施在一定程度上減輕端部約束，研究了不同圍壓下粗粒土減輕端部約束情況的三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)強(qiáng)度規(guī)律，并與常規(guī)固結(jié)排水剪三軸試驗(yàn)的強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)兩者的強(qiáng)度隨圍壓的增大越來(lái)越接近，端部消除摩擦的效果越來(lái)越差。 其次，通過(guò)常規(guī)三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)，研究不同試樣高徑比對(duì)試樣變形

3、及強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)采用粗粒土和砂土兩種土，粗粒土采用混合法和剔除法兩種級(jí)配替代方法制樣，試樣直徑為61.8mm和101mm兩種。研究了不同圍壓下試樣高徑比為3∶1和2∶1的三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)強(qiáng)度規(guī)律；分析了內(nèi)摩擦角的差異對(duì)兩種兩種高徑比試樣強(qiáng)度比值的影響，發(fā)現(xiàn)隨著內(nèi)摩擦角的不斷減小，兩種高徑比試樣強(qiáng)度的差值不斷減少。 再次，開(kāi)發(fā)ADINA有限元軟件Duncan-Chang E-v模型模塊，模擬無(wú)端部約束和有端部約束三軸固結(jié)排水剪

4、試驗(yàn)，分析端部約束對(duì)三軸固結(jié)排水剪試驗(yàn)強(qiáng)度的影響；同時(shí)，模擬有端部約束與無(wú)端部約束三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)，研究由于端部約束而導(dǎo)致孔隙水壓力隨著彈性模量、泊松比、剪切速率以及滲透系數(shù)的變化呈現(xiàn)不均勻分布的規(guī)律。 最后，利用FORTRAN程序編制接口程序FETA，將其它軟件生成的有限元模型轉(zhuǎn)換成可被ADINA軟件接受的數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)ADINA軟件環(huán)境下的建模，并進(jìn)行土工結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析；分別采用ADINA軟件和河海大學(xué)TDAD軟件計(jì)算兩河口