黃土各向異性的真三軸試驗研究.pdf

1、黃土各向異性及其力學(xué)特征是目前國內(nèi)外土力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)高度關(guān)注的問題之一。本文依托西安理工大學(xué)真三軸試驗儀，對原狀黃土分別進行大、中、小主應(yīng)力面與水平沉積面一致的三個方向加載，研究了原狀黃土在不同方向加載三向主應(yīng)力時所反映出來的力學(xué)特性的差異，討論了原狀黃土應(yīng)力應(yīng)變各向異性以及強度各向異性的變化特性。并嘗試在此基礎(chǔ)上，引入SMP空間滑動面旋轉(zhuǎn)來反映黃土的強度變化建立了強度準(zhǔn)則，并與測試結(jié)果進行了比較；同時基于邵生俊建立的非等傾靜態(tài)空間滑動面強

2、度準(zhǔn)則進行了反映原狀黃土各向異性的強度論證。具體的工作和結(jié)論如下：
　　 (1)對西安理工大學(xué)自主研發(fā)的真三軸儀進行簡單介紹，分析以往的試驗過程中存在的問題，提出技術(shù)解決措施。
　　 (2)通過對原狀黃土進行的真三軸試驗，對試樣的水平沉積面分別施加大、中、小三個主應(yīng)力，得到三個方向不同圍壓、不同中主應(yīng)力比的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。分別討論了固結(jié)圍壓、應(yīng)力路徑對原狀黃土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及體變發(fā)展規(guī)律的影響。隨著固結(jié)壓力增大，應(yīng)力應(yīng)

3、變關(guān)系逐漸呈應(yīng)變硬化型；隨著b值得增大，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線逐漸呈強硬化型。
　　 (3)相同條件下對比不同方向加載試驗結(jié)果，表明大主應(yīng)力面與水平沉積面一致時的抗剪強度大于中、小主應(yīng)力面與水平沉積面一致時的抗剪強度。通過不同應(yīng)力路徑中、小主應(yīng)力面分別為水平沉積面時兩者抗剪強度差異的不一致性，一方面揭示了黃土具有不均勻性，另一方面揭示臨近邊坡黃土除豎向裂隙之外還存在卸荷裂隙的可能性。
　　 (4)球應(yīng)力的壓縮作用可削弱土的各向

4、異性，剪應(yīng)力的剪切作用可誘導(dǎo)各向異性。試驗結(jié)果表明：當(dāng)b值較小時，隨著固結(jié)圍壓的增大，球應(yīng)力隨之增大，壓縮作用削弱了土的各向異性，從而導(dǎo)致三個方向加載廣義剪應(yīng)力q隨大主應(yīng)變的變化趨于一致；而當(dāng)b值較大時，盡管隨著固結(jié)圍壓的增大，球應(yīng)力壓縮作用隨之增大，中、小主應(yīng)力之間的剪切作用增大，誘發(fā)中、小主應(yīng)力平面內(nèi)各向異性，從而又重新出現(xiàn)大、中、小主應(yīng)力面分別與水平沉積面一致時三個方向的強度差異。
　　 (5)分析了三個方向鄧肯-張模型五

5、個參數(shù)隨中主應(yīng)力比的變化規(guī)律。結(jié)果表明，破壞比Rf隨著中主應(yīng)力比b值的變化不大，均在0.7～0.9范圍內(nèi)變化，三個方向加載得到的Rf，值差異較?。籏值隨b值的增大先增大而后出現(xiàn)減小，在0.5～0.75之間大幅度增大，而后至1.0明顯減小，且大主應(yīng)力作用面與水平沉積面一致時的K值明顯大于其他兩個方向加載的值：n作為反映土性特征的參數(shù)隨著中主應(yīng)力比b值的變化不大，均在0.1～0.5范圍內(nèi)，同時三個方向加載得到的n值差異較小。
　　

6、(6)沉積歷史和加荷方式是引起黃土強度各向異性的主要因素。結(jié)合試驗資料，討論了三個方向加載時黃土的Mohr-Coulomb強度指標(biāo)粘聚力和內(nèi)摩擦角與中主應(yīng)力比的關(guān)系。分析表明，原狀黃土顆粒間具有較強的粘結(jié)作用，故三向加載作用下得到較高的粘聚強度，且中主應(yīng)力對土體顆粒間原有的排列具有顯著的影響，主要體現(xiàn)在消除土體顆粒間粘聚作用的差異；原狀黃土的摩擦角變化范圍集中在22°～33°之間，中主應(yīng)力對土顆粒間原有的排列具有顯著的影響，且主要體現(xiàn)在

7、誘發(fā)土顆粒間摩擦作用的差異。
　　 (7)通過真三軸試驗得到了三個方向加載剪切條件下π平面上原狀黃土的破壞面，不同方向加載得到的強度破壞面形狀和大小均存在差異。就其破壞面形態(tài)方面，當(dāng)大、中主應(yīng)力面與水平沉積面一致時加載強度破壞面均近似為抹圓曲邊三角，當(dāng)小主應(yīng)力面與水平沉積面一致時加載強度破壞面近似為抹圓曲邊倒三角；就破壞面大小方面，大主應(yīng)力面與水平沉積面一致時的強度破壞線依次略大于其它兩個方向加載得到的強度破壞線。原狀黃土三個方