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文檔簡介
1、目前國內(nèi)外已建有眾多水庫,且有研究發(fā)現(xiàn),水庫的運行會誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災害,造成很大的經(jīng)濟損失,甚至是造成人員傷亡,因此,研究分析水庫運行與庫岸邊坡變形之間的關(guān)系是非常有必要的。
通過研究分析發(fā)現(xiàn),庫水位的變化呈現(xiàn)周期性的變化。庫水位的周期性變化,對于庫岸邊坡土體而言,則是相當于周期加卸載作用。對于庫岸邊坡飽和土體,庫水位上升時,土體內(nèi)孔隙水壓力上升,從而土體所受的有效應力減??;庫水位下降時,則與之相反,因此可將其描述為等偏應力q
2、條件下p循環(huán)應力路徑。且從應力歷史角度來分析的話,該部分土體表現(xiàn)為超固結(jié)性。并且?guī)焖蛔兓瘜吰峦馏w的影響主要表現(xiàn)為兩個方面:一是不同應力狀態(tài),庫岸邊坡常年處于非等向受力狀態(tài),而位于不同深度的土體所受應力狀態(tài)有所不同;二是周期加卸載循環(huán)的次數(shù),即庫水位變化的次數(shù)。因此,本文將充分考慮上述幾個因素,并對土體進行相關(guān)的室內(nèi)試驗,從而研究分析庫水位變化如何影響庫岸邊坡的力學特性。土體的力學特性,通常為應力與應變的關(guān)系,而本構(gòu)模型則可以很好的描
3、述這種關(guān)系。故而本文將結(jié)合試驗分析結(jié)果,再與本構(gòu)模型相結(jié)合,進而描述土體的力學特性規(guī)律。本文主要研究內(nèi)容與結(jié)果描述如下:
1)劍橋模型是運用的最為廣泛的彈塑性本構(gòu)模型,該模型的物理參數(shù)少,且其物理意義明確。本文通過室內(nèi)固結(jié)排水三軸試驗,求解出劍橋模型的三個基本參數(shù)的值,即參數(shù)λ、κ、M對應的數(shù)值。并且通過庫倫定律求解得到土的強度指標c、ψ,進而對值進行了驗證,驗證了此試驗結(jié)果的正確性。
2)超固結(jié)統(tǒng)一硬化模型是在劍橋
4、模型的基礎(chǔ)上建立的本構(gòu)模型,該模型能夠描述土體的超固結(jié)性。本文將運用該模型對復雜應力路徑下的土體力學特性進行分析預測,并與試驗結(jié)果進行對比。
3)通過研究分析發(fā)現(xiàn),庫水位的變化對土體的力學特性有很大的影響。當循環(huán)加卸載作用次數(shù)一定時,隨著循環(huán)加卸載的作用,土體的累積剪應變呈現(xiàn)臺階式變化,即整體上呈現(xiàn)上升的趨勢,且剪應變增量在第一次循環(huán)過程中為最大,之后則是穩(wěn)步增長;土體的累積體應變呈現(xiàn)波浪形的變化,且其變化趨勢與有效球應力的增
5、減路徑呈現(xiàn)相反趨勢。分析破壞階段對應的相關(guān)曲線可以得知,當達到某一臨界點時,土樣的剪應變迅速增大,孔隙水壓力驟降,此時土樣發(fā)生破壞。將普通三軸固結(jié)排水試驗的結(jié)果與循環(huán)加卸載作用試驗的破壞階段的試驗結(jié)果進行對比分析,發(fā)現(xiàn)三軸固結(jié)排水試驗破壞時對應的剪應變?yōu)?5%,而循環(huán)加卸載作用下的試驗破壞時對應的剪應變?yōu)?%-8%之間,相對而言,后者的剪應變要小得多。再從破壞時對應的應力比這一因素進行分析,三軸固結(jié)排水試驗得出的臨界破壞應力比 M=0.
6、9159,后者則對應的臨界破壞應力比遠大于1.1。即后者土體的強度大于前者土體的強度。之后,再觀察土體破壞時的實物圖,三軸固結(jié)排水試驗對應的試樣呈現(xiàn)鼓脹破壞,循環(huán)加卸載作用對應的試樣則有很明顯的剪切面。改變循環(huán)加卸載作用的次數(shù),研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)加卸載的次數(shù)對最終減壓屈服破壞時的應力比有很大影響。即循環(huán)次數(shù)的多少,會對土體的內(nèi)部結(jié)果產(chǎn)生一定的影響,最終影響其力學強度。
4)通過超固結(jié)統(tǒng)一硬化模型對等偏應力q條件下p循環(huán)應力路徑進行了
7、預測分析,將其結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)結(jié)果進行對比分析,發(fā)現(xiàn)利用該模型能夠預測出試樣體積增大、出現(xiàn)明顯剪脹的現(xiàn)象以及剪應變明顯繼續(xù)增大的趨勢,與試驗規(guī)律基本一致。但是預測剪應變的最大值和增大速率均比試驗值要小,主要原因是該模型不能反映試樣最終破壞時的結(jié)構(gòu)損傷和實測孔壓驟降現(xiàn)象。
5)在超固結(jié)統(tǒng)一硬化模型的基礎(chǔ)之上,進行了一定的修正,得到擴展模型。由于試樣的變形分為兩個部分,彈性變形和塑性變形。并且兩者分別與參數(shù)λ、κ有關(guān),本構(gòu)模型最初推
8、導便是從固結(jié)過程中體積變化推導而來。因此,本文分析參數(shù)λ、κ在循環(huán)加卸載過程中的變化,并結(jié)合加卸載準則,從而對超固結(jié)統(tǒng)一硬化模型進行了修正。并利用其進行預測分析,與之前超固結(jié)統(tǒng)一硬化模型的預測結(jié)果進行對比分析。通過分析結(jié)果可知,在固結(jié)階段,兩種模型的預測結(jié)果重合;在循環(huán)加卸載階段和減壓屈服破壞階段,原模型僅能模擬出剪應變和體變的周期性彈性變化,而采用擴展模型能夠預測剪應變隨加卸載次數(shù)逐漸增大的趨勢,從而也證明了在循環(huán)加卸載過程中,塑性變
9、形與再壓縮曲線的斜率λn有著密切的聯(lián)系;采用兩種模型預測的體變不大,差距主要是由于擴展模型考慮了彈性范圍內(nèi)再加載過程中的塑性體變,亦說明超固結(jié)土的體變中彈性部分占據(jù)較大比例。
6)由于上述模型關(guān)于參數(shù)λ、κ的關(guān)系是從數(shù)學理論進行分析得到的,故而進一步從理論基礎(chǔ)進行分析,參數(shù)λ、κ隨著循環(huán)加卸載次數(shù)的變化。結(jié)合試驗數(shù)據(jù),從而分析得到了再壓縮回彈曲線的斜率變化規(guī)律,并建立該曲線的模型,最終通過建立的模型來預測曲線趨勢。經(jīng)過驗證,發(fā)
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