人工凍土三軸剪切特性及彈塑性本構模型研究.pdf

1、近年來，隨著寒區(qū)工業(yè)和農業(yè)的快速發(fā)展以及凍結法施工技術在工程上的推廣和應用，對凍土的研究越來越顯示出它的重要性。目前，凍結法已被廣泛應用在我國不穩(wěn)定地層的鑿井工程中。然而隨著不穩(wěn)定地層中凍結鑿井深度的增大，工程上出現了一些新的挑戰(zhàn)。工程界日益認識到充分掌握人工凍土的力學性質是解決這些難題的當務之急，特別是對凍土的本構關系進行了重點試驗研究。本文正是基于此對人工凍結黏土的三軸剪切特性進行研究，得出了凍土的雙屈服面模型。本文研究成果無論是在

2、理論上還是在工程應用上，都具有重要的參考價值。
　　本文主要的研究工作包括:
　　1.本文利用安徽理工大學凍土研究所自行研制的W3Z-200型電液伺服三軸試驗機對凍結黏土進行力學試驗，包括不同溫度、不同圍壓下的三軸剪切試驗。試驗表明:不同條件下的應力-應變曲線基本呈拋物線狀。隨著軸應變的增大，在軸向應變ε≤(1.0％～4.5％）時，主應力差迅速增長，而且此階段曲線呈近似直線，表現為一定的彈性性狀，說明凍土此時可以看成是彈性體

3、;當主應力差較大時凍土應力—應變呈明顯的非線性，凍土為塑性體。
　　2.本文假定正常固結黏土在受荷載的過程中具有唯一的p-q-e關系，介紹了彈塑性模型的能量方程、屈服面方程及其本構方程的建立，并且對彈塑性模型里面的參數進行了進一步解釋說明，最后驗證了該模型的合理性，發(fā)現該模型存在一定的局限性。
　　3.考慮到單屈服面模型不僅受到傳統(tǒng)塑性位勢理論的限制，而且沒有充分考慮剪切變形，本文增加了一個以塑性剪應變做硬化參量的剪切屈服面