冻融循环对人工制备遗址土力学性质损伤试验研究

论文摘要

我国西部地区处于季节性冻土区域,土体受到冻融循环影响降低了其力学性能。土体在冻融循环作用下的损伤破坏过程实质上是一个损伤不断积累的过程,了解和掌握在冻融循环作用下人工制备遗址土力学性质的损伤对遗址土的研究和保护具有重要意义。本文以室内试验为基础,运用损伤力学理论和Weibull分布统计原理建立冻融循环次数下统计损伤模型,系统研究了人工制备遗址土在冻融循环作用下的损伤,具体开展工作如下:首先,通过无侧限抗压强度试验,考虑了初始干密度、冻融循环次数及土与糯米浆质量比对人工制备遗址土无侧限抗压强度的影响,并分析冻融循环作用下不同初始干密度及土与糯米浆质量比的人工制备遗址土无侧限抗压强度衰减规律,基于损伤力学理论,运用Weibull分布函数建立冻融循环作用下人工制备遗址土统计损伤模型,并验证模型合理性。其次,通过直剪试验,考虑含水率、土与糯米浆质量比及冻融循环次数对人工制备遗址土剪应力-位移曲线的影响,并建立冻融循环作用下不同含水率、土与糯米浆质量比的人工制备遗址土粘聚力和内摩擦角的损伤系数。最后,通过三轴固结排水剪试验,考虑土与糯米浆质量比、糯米浆密度、围压及冻融循环次数下对人工制备遗址土的应力-应变、抗剪强度参数、破坏强度的影响,并分析冻融循环作用下不同土与糯米浆质量比、糯米浆密度的人工制备遗址土抗剪强度参数的衰减规律,基于试验数据,建立了 E-μ模型和南水模型,分析冻融循环作用对E-μ、南水模型参数的影响,基于损伤力学理论,运用Weibull分布函数和Mohr-Coulomb准则考虑建立冻融-荷载耦合作用下人工制备遗址土统计损伤模型,依据人工制备遗址土应力-应变曲线特征,确定统计损伤模型参数,运用人工制备遗址土的力学性质参数验证统计损伤模型的合理性,并分析冻融循环作用下损伤变量的变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 遗址土相关问题的研究
•     1.2.1 糯米灰浆在中国古代建筑史上的作用
•     1.2.2 土遗址的病害
•   1.3 糯米浆对遗址土影响研究现状
•   1.4 冻融循环研究现状
•     1.4.1 国外研究现状
•     1.4.2 国内研究现状
•   1.5 土体损伤模型研究现状
•   1.6 研究内容和技术路线
• 2 室内试验及方法
•   2.1 试验材料
•     2.1.1 试样土的制备
•   2.2 试验方案与方法
•     2.2.1 试验方案
•     2.2.2 试验方法
•   2.3 试验仪器
•     2.3.1 ZJ型应变控制式直剪仪
•     2.3.2 应变式三轴剪切仪
• 3 冻融循环对人工制备遗址土直剪强度影响
•   3.1 各因素对抗剪强度影响
•     3.1.1 土与糯米浆质量比的影响
•     3.1.2 含水量的影响
•     3.1.3 冻融循环次数的影响
•   3.2 不同因素对粘聚力与内摩擦角的影响
•     3.2.1 含水量的影响
•     3.2.2 土与糯米浆质量比的影响
•     3.2.3 冻融循环次数的影响
•     3.2.4 冻融循环对强度参数的损伤系数影响
•   3.3 糯米浆和冻融循环作用机理
•     3.3.1 糯米浆作用机理
•     3.3.2 冻融循环作用下强度衰减机理
•   3.4 本章小结
• 4 冻融循环对人工制备遗址土的无侧限抗压强度影响
•   4.1 初始干密度对应力应变特性影响
•   4.2 土与糯米浆质量比对应力应变特性影响
•   4.3 冻融循环次数对应力应变特性影响
•   4.4 冻融循环对无侧限抗压强度衰减率的影响
•   4.5 本章小结
• 5 冻融循环对人工制备遗址土三轴剪切强度的影响
•   5.1 各因素对应力应变特性影响
•     5.1.1 土与糯米浆质量比的影响
•     5.1.2 糯米浆密度的影响
•   5.2 各因素对破坏强度的影响
•     5.2.1 糯米浆质量比的影响
•     5.2.2 糯米浆密度的影响
•   5.3 冻融循环条件下人工制备遗址土强度参数的变化情况
•     5.3.1 冻融循环条件下总应力摩尔圆
•     5.3.2 冻融循环次数对粘聚力c的影响
•     5.3.3 冻融循环次数对内摩擦角υ的影响
•     5.3.4 冻融循环次数对损伤系数的影响
•   5.4 E-μ模型
•     5.4.1 切线变形模量tE
•     5.4.2 μ的确定
•   5.5 E-μ模型参数确定
•   5.6 建立E-μ模型参数的损伤系数
•   5.7 南水双屈服面模型
•   5.8 南水双屈服面模型参数确定
•   5.9 本章小结
• 6 冻融循环条件下人工制备遗址土的统计损伤模型
•   6.1 损伤理论
•     6.1.1 损伤力学简介
•     6.1.2 损伤变量
•   6.2 无侧限抗压强度下统计损伤模型
•     6.2.1 统计损伤模型验证
•     6.2.2 冻融循环次数与统计损伤模型中各参数的关系
•   6.3 常规三轴条件下统计损伤模型
•   6.4 冻融循环条件下统计损伤模型分析及验证
•     6.4.1 冻融循环次数对损伤特性影响
•     6.4.2 统计损伤模型验证
•   6.5 本章小结
• 7 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张瑞杰

导师: 胡再强,朱沈阳

关键词: 人工制备遗址土,冻融循环,力学性质,统计损伤模型

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西安理工大学

分类号: TU43

总页数: 110

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