環(huán)境侵蝕下水泥土的損傷破裂試驗(yàn)及其本構(gòu)模型.pdf

1、水泥土及其樁體被廣泛應(yīng)用于地基處理、基坑圍護(hù)和公路堤壩等工程之中，起到了非常重要的作用。然而，水泥土的應(yīng)用特點(diǎn)，使其經(jīng)常用于地下水受到諸如：海水、生活污水等侵蝕環(huán)境污染的地下工程中，研究水泥土的力學(xué)性質(zhì)，特別是侵蝕環(huán)境條件下力學(xué)性能試驗(yàn)，是環(huán)境巖土工程領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)性前沿課題，在環(huán)境侵蝕條件下探討水泥土力學(xué)性能的演化，分析其損傷演化規(guī)律并建立相應(yīng)損傷本構(gòu)模型，具有重要的理論意義和工程實(shí)際意義。 首先在實(shí)驗(yàn)室配置了各種化學(xué)溶液來(lái)模

2、擬各種侵蝕環(huán)境，將水泥土試件在溶液中進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的侵蝕。利用土力學(xué)三軸系統(tǒng)、凍融循環(huán)系統(tǒng)和高精度數(shù)碼像機(jī)等，成功完成了正常條件下及各種侵蝕環(huán)境下水泥土的單、三軸壓縮破裂過(guò)程的對(duì)比試驗(yàn)，得到了不同環(huán)境條件下水泥土的環(huán)境侵蝕效應(yīng)和破裂過(guò)程的數(shù)碼圖片以及荷載位移曲線。另外，利用中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所提供的巖石細(xì)觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等設(shè)備，進(jìn)行了單軸細(xì)觀破裂全過(guò)程實(shí)時(shí)觀測(cè)試驗(yàn)，得到了水泥土破裂全過(guò)程的應(yīng)力-應(yīng)變、彈性模量、極限強(qiáng)度等曲線和相關(guān)試

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取了破裂全過(guò)程的全場(chǎng)以及局部顯微圖像。 根據(jù)試驗(yàn)得到的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析了不同pH值、不同濃度、不同化學(xué)溶液以及凍融條件等侵蝕環(huán)境對(duì)水泥土的宏-細(xì)觀力學(xué)特性的影響?；贛atlab平臺(tái)，首次應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論編制了相應(yīng)辯識(shí)程序，建立了環(huán)境侵蝕條件下水泥土的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果的比較一致，說(shuō)明該模型在描述環(huán)境侵蝕條件下水泥土內(nèi)在屬性的變化具有較高的精度和良好的泛化能力。本研究結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型適合于描述

4、多影響因素的非線性復(fù)雜因果規(guī)律，為研究材料本構(gòu)特性提供了一條新的途徑。 其次，分析了水泥土受各種侵蝕環(huán)境作用的破裂特征、方式和損傷機(jī)理。環(huán)境侵蝕條件下水泥土單軸壓縮破壞以脆性破壞為主，各種環(huán)境下的破裂特征和方式基本相同。水泥土的環(huán)境侵蝕主要是其各種礦物成分與侵蝕環(huán)境中的化學(xué)溶液發(fā)生了一系列物理-化學(xué)作用，導(dǎo)致水泥土微細(xì)觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了損傷破壞，水泥土變得松散脆弱，隨之力學(xué)性能發(fā)生變化。水泥土的凍融循環(huán)破壞主要是物理作用的結(jié)果。另外，