黄土增湿变形本构模型试验研究（PPT）

1、黄土增湿变形本构模型试验研究汇报人：李京爽一航局港研院2019年1月1目录2一、背景和目的Contents二、试验研究三、结论和创新四、成果水平和效益3背景和目的风积形成、疏松垂直节理发育水土流失严重生态脆弱4背景和目的黄土湿陷性判别 轻微湿陷 (0.0150.03) 中等湿陷 (0.030.07) 强烈湿陷 (0.07) 5背景和目的湿陷变形处理方法最大湿陷变形思想(完全饱和湿陷变形)可能湿陷变形思想(不饱和湿陷变形)VS中交天津港湾工程研究院有限公司基于“可能湿陷变形”的黄土渠道地基湿陷性评价方法研究56试验研究-计划特征三轴压缩三轴剪切荷载水平12kPa、25kPa、50kPa、100k

2、Pa、200kPa、400kPa100kPa、200kPa、400kPa含水率3种非饱和含水率+饱和含水率3种非饱和含水率+饱和含水率试样个数每含水率1个，共4个每含水率3个(或2个)，共11个特点每级荷载下变形稳定时间13d；单次试验时间约1525d分级加载；剪切速率控制0.008mm/min(2000min剪切至轴向位移20%）分组序号初始饱和度质量高度直径含水率等向压力(等向净应力) 试验类别gmmmm试验前试验后kPaSat-11100%159.4181.339.86-24.4%100固结+剪切2100%152.3780.040.23-23.3%200固结+剪切3100%154.548

3、0.639.97-21.5%400分级固结+剪切Unsat-1147.4%153.1780.038.8016.6%16.6%100压缩+剪切241.5%152.7980.339.9216.7%16.4%200压缩+剪切346.5%156.3679.539.0013.6%15.3%400分级压缩+剪切Unsat-2128.2%148.1980.039.9010.9%10.6%100压缩+剪切230.6%153.5280.040.3410.0%11.4%200压缩+剪切328.5%151.9780.539.8010.1%10.1%400分级压缩后+剪切Unsat-3118.4%151.6980.0

4、40.356.8%8.9%100压缩+剪切215.1%147.2880.040.446.5%8.5%400分级压缩+剪切78试验研究-计划89试验研究-特点和难点陶瓷底座(改造)围压-高压气体孔隙气-高压气体轴平移方法水膜转移法910试验研究-试验结果非饱和黄土变形和基质吸力AB10ABCD11含水率饱和度N36.14%100%2.36210.1060.01215.34%46.51%2.32340.0990.00810.12%28.51%2.3020.080.086.50%15.12%2.32770.0720.005ABC12剑桥模型压缩参数黄土增湿变形AB14试验研究-三轴剪切试验1组饱和土

5、强度：等向压力100kPa、200kPa、400kPa，3个试样；2000min剪切至轴向位移20%，0.008mm/min。3组非饱和土强度：等向净应力值100kPa、200kPa、400kPa，8个试样；450min剪切至轴向应变25%(0.0444mm/min)。ABCD15应变强化型剪缩型ABCD16应变强化型剪缩型ABCD17应变强化型剪缩型ABCD1819试验研究-非饱和土强度将剪切数据整理在正应力剪应力的平面上，绘制摩尔圆，发现相同初始含水率的非饱和黄土的强度可用一条直线表示：20试验研究-非饱和土强度规律按强度公式整理非饱和黄土的强度参数发现：总粘聚力随或饱和度(含水率)的增大

6、而减小，可用指数函数表示；内摩擦角对饱和度变化不敏感，基本不变。2021结论和创新基于“可能湿陷变形思想”，获取黄土不同含水率下变形规律和强度规律，得出研究结论如下：非饱和黄土的压缩规律：非饱和黄土压缩曲线在平均净应力的半对数坐标图上呈现与饱和土的压缩曲线类似性质，存在明显屈服点，屈服应力随着饱和度的增加而减小；在屈服前后均可以用直线进行表示；随着饱和度增大，和逐渐增大(压缩性逐渐增大)，表明基质吸力增强了土体的抗压缩能力；22结论和创新非饱和黄土的增湿变形规律：非饱和原状黄土增湿变形与应力水平、初始含水率以及增湿含水率大小有关，应力水平对增湿变形有促进作用；相同应力下，增湿含水率变化量越大，

7、体积和轴向变形变化越大；相同增湿含水率变化量下，初始含水率越大，体积和轴向变形越小；非饱和黄土的强度规律：非饱和黄土、饱和原状黄土的剪切曲线均为应变强化型，无明显峰值点，体变为剪缩型；剪切过程中基质吸力有逐渐增大趋势，相同初始含水率的非饱和原状黄土的强度包线可用一条直线表示；不同初始含水率黄土的内摩擦角随初始饱和度变化不大，粘聚力随初始饱和度的增大而减小，可用指数函数表示。23结论和创新创新点：试验技术方面，改造了标准三轴试验仪底座，使之能够测量非饱和土基质吸力，能测量最大基质吸力800kPa；获得非饱和黄土压缩变形与含水率、基质吸力变化规律；获得了非饱和黄土增湿变形规律；获得非饱和黄土三轴强

8、度规律，粘聚力、内摩擦角与初始饱和度变化规律。 论文1：Triaxial shear strength of undisturbed unsaturated loess(非饱和原状黄土的三轴剪切强度) ，EI & ISTP收录 论文2：Characteristics of volume and suction of undisturbed unsaturated loess under triaxial compression(三轴压缩下非饱和原状黄土的体变和基质吸力特征)， EI & ISTP收录24成果水平和效益基于非饱和土力学思路，考虑非饱和原状黄土的“可能湿陷变形” ，符合工程现场黄土含水率空间分布特征。可用于评价非饱和黄土在不同大小荷载下的湿陷性，获得黄土