压实黏性土剪切破坏参数
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力圆
黏 聚 力 和 摩 擦 角 及 Q1 和 Q2 统 计
摩擦角 /( ʎ) 29. 68 24. 84 25. 83 拉伸强度 F t / kPa 337. 33 518. 58 413. 31 Q1 Q2
2. 1
模量参数的分析 对 σ1 = 0 的试验曲 线的 弹 性 段 进行线 性 拟 合， 可
含水率 / % 12. 54 12. 54 14. 53
体积模量 K / MPa 66. 56 72. 10 78. 07
初始屈服强 度 σ0 / MPa 5. 68 6. 30 5. 55
理论计算 参数 W' 0. 039 70 0. 020 10 0. 000 28
图3
不同围压下应力—应变曲线 表3
图2
p 屈服应力 σ( k) 与塑性体积应变 ε v 拟合曲线
p ε v = W{ 1 － exp［－ D1 ( σ( k) － σ0 ) －
} D2 ( σ ( k ) － σ0 ) 2 ］
( 1)
W， D1 ， D2 均为拟合参数。 式中， 经绘 图 比 较， 含 水率为 14. 53% 的 曲 线 拟 合较 差， 同时与理论计算的 最 大 体 积 应 变 ( 假 定 水 和 固 体 颗 粒 不可压缩， 孔隙水不 从 孔隙 中 排 出 ) 比 较 可 知， 其原因 是由于含水率较大的 试 样， 在 试 验 过 程 中 排 出了 大量 孔隙水。
压实度 / 含水率 / 弹性模量 E / 体积模量 K / % % ( ˑ 10 4 kPa) ( ˑ 10 4 kPa) 98 100 98 12. 54 12. 54 14. 53 3. 61 4. 10 3. 54 6. 66 7. 21 7. 81
通过三轴压 缩 试 验， 获 取 压 实 黏 性 土 的 应 力—应 变曲线， 分析黏性土 的 破 坏 形 式及 压 实 黏 性 土 的 剪 切 破坏参数， 为黏性土地基的处理提供参考。
1
静水压力试验
岩土材料在静 水 压 力 作 用 下 表 现出 屈 服 特 性， 其 压力 p 和体积 应 变 ε v 的关 系 表 现为 三 个 阶 段。 在 冲 击荷载作用下， 土 体 的 变 形 较 大。 压 力 p 和 体 积 应 变 1 ε v 的关系见图 ， 试 验 参数为 最 大 干 密 度 ρ dmax = 2. 02 g / cm3 ， 最优含水率 ω opt = 12. 54 % ， 压 实 度 为 98% ， 含 水率为 12. 54% ， 文中试样均相同。
压实黏性土发生的破坏形式为剪切破坏。为描述 剪切破坏， 就需确定剪切破坏面的形式及参数， 所涉及 的试验为常规三 轴 压 缩 试 验。 试 样 尺寸 为 39. 1 mm ˑ 80 mm， 在试验过程中加载 采用 变 形控 制， 加载速率 为 0. 5 mm / min， 围压初 步 按 0 1 200 kPa 控 制， 试样 的破坏形式为 45ʎ 斜 向 剪 切 破 坏， 其应 力—应 变 曲 线 见图 3 。
2
图1 静水压力试验应力—应变曲线
常规三轴压缩试验
以屈服应力 σ( k) 为 横 坐 标 ( k 为 硬 化 参数 ) ， 塑 ［1-2 ］ p 性体积应变 ε v 为纵坐标， 并采用公式( 1 ) 对数 据 进 行拟合( 见图 2 和表 1 ) 。
收稿日期: 2012-03-06 ; 修回日期: 2012-04-23 基金项目: 西南科技大学实验室开放基金项目资助( 10xnkf26 ) 作者简介: 刘军( 1987 — ) ， 男， 湖北荆州人， 硕士研究生。
表2 模量统计 剪切模量 G / ( ˑ 10 4 kPa) 1. 28 1. 46 1. 24
0. 723 1 0. 716 7 0. 744 8 0. 754 3 0. 740 2 0. 746 4
( 2) ( 3)
2. 3
剪切破坏面参数的分析 J' 3 以 J1 = σ1 + 2 σ3 为横坐标，槡 2 = ( σ1 － σ3 ) / 槡
摘要: 压实黏性土是静水压力和应变率相关性材料， 其强度与土体的实际应力状态有关。通过静水压力 试验和常规三轴压缩试验， 通过不同压实度和含水率下压实黏性土的应力—应变曲线， 得到了剪切破坏 面函数、 剪切运动硬化和基于能量损伤软化函数。通过对试验数据的拟合分析， 对黏性土剪切运动硬化 ， ， 参数和剪切破坏面参数进行了探讨 验证了在地基处理中 黏 性 土 在低 围 压 条件下 表 现 出 软化， 而在高 围压条件下表现出硬化的现象， 可以采取强夯法与振冲法相结合对黏性土地基进行处理。 关键词: 压实黏性土 静水压力 压实度 含水率 剪切破坏 中图分类号: TU411. 7 文献标识码: A DOI: 10． 3969 / j． issn． 1003-1995． 2012． 11． 23
2012 年第 11 期
压实黏性土剪切破坏参数探讨 表1 拟合参数统计 拟合参数 W 0. 033 0. 018 0. 171 D1 / ( 1 / MPa) 0. 123 0. 274 － 0. 002 D2 / ( 1 / MPa) 0. 010 0. 010 0. 001
2
71
压实度 / % 98 100 98
70
铁 道 建 筑 Railway Engineering
November， 2012
文章编号: 1003-1995 ( 2012 ) 11-0070-03
压 实黏 性 土 剪切 破 坏 参 数探讨
刘 军， 刘俊新， 赵海松， 龙志伟
( 西南科技大学 土木工程与建筑学院， 四川 绵阳 621010 )
压实度 / 含水率 / 黏聚力 % % C / kPa 98 100 98 12. 54 12. 54 14. 53 290. 26 405. 75 329. 63
获得其弹 性模 量， 同 时 根 据 静 水 压 力 试 验 结 果， 按式 ( 2 ) 和式( 3 ) 计算出剪切模量 G ， 结果见表 2 。 ν = 0. 5 － E / ( 6 K ) G = 0. 5 E / ( 1 + ν)
黏 聚 力 和 摩 擦 角 及 Q1 和 Q2 统 计
摩擦角 /( ʎ) 29. 68 24. 84 25. 83 拉伸强度 F t / kPa 337. 33 518. 58 413. 31 Q1 Q2
2. 1
模量参数的分析 对 σ1 = 0 的试验曲 线的 弹 性 段 进行线 性 拟 合， 可
含水率 / % 12. 54 12. 54 14. 53
体积模量 K / MPa 66. 56 72. 10 78. 07
初始屈服强 度 σ0 / MPa 5. 68 6. 30 5. 55
理论计算 参数 W' 0. 039 70 0. 020 10 0. 000 28
图3
不同围压下应力—应变曲线 表3
图2
p 屈服应力 σ( k) 与塑性体积应变 ε v 拟合曲线
p ε v = W{ 1 － exp［－ D1 ( σ( k) － σ0 ) －
} D2 ( σ ( k ) － σ0 ) 2 ］
( 1)
W， D1 ， D2 均为拟合参数。 式中， 经绘 图 比 较， 含 水率为 14. 53% 的 曲 线 拟 合较 差， 同时与理论计算的 最 大 体 积 应 变 ( 假 定 水 和 固 体 颗 粒 不可压缩， 孔隙水不 从 孔隙 中 排 出 ) 比 较 可 知， 其原因 是由于含水率较大的 试 样， 在 试 验 过 程 中 排 出了 大量 孔隙水。
压实度 / 含水率 / 弹性模量 E / 体积模量 K / % % ( ˑ 10 4 kPa) ( ˑ 10 4 kPa) 98 100 98 12. 54 12. 54 14. 53 3. 61 4. 10 3. 54 6. 66 7. 21 7. 81
通过三轴压 缩 试 验， 获 取 压 实 黏 性 土 的 应 力—应 变曲线， 分析黏性土 的 破 坏 形 式及 压 实 黏 性 土 的 剪 切 破坏参数， 为黏性土地基的处理提供参考。
1
静水压力试验
岩土材料在静 水 压 力 作 用 下 表 现出 屈 服 特 性， 其 压力 p 和体积 应 变 ε v 的关 系 表 现为 三 个 阶 段。 在 冲 击荷载作用下， 土 体 的 变 形 较 大。 压 力 p 和 体 积 应 变 1 ε v 的关系见图 ， 试 验 参数为 最 大 干 密 度 ρ dmax = 2. 02 g / cm3 ， 最优含水率 ω opt = 12. 54 % ， 压 实 度 为 98% ， 含 水率为 12. 54% ， 文中试样均相同。
压实黏性土发生的破坏形式为剪切破坏。为描述 剪切破坏， 就需确定剪切破坏面的形式及参数， 所涉及 的试验为常规三 轴 压 缩 试 验。 试 样 尺寸 为 39. 1 mm ˑ 80 mm， 在试验过程中加载 采用 变 形控 制， 加载速率 为 0. 5 mm / min， 围压初 步 按 0 1 200 kPa 控 制， 试样 的破坏形式为 45ʎ 斜 向 剪 切 破 坏， 其应 力—应 变 曲 线 见图 3 。
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图1 静水压力试验应力—应变曲线
常规三轴压缩试验
以屈服应力 σ( k) 为 横 坐 标 ( k 为 硬 化 参数 ) ， 塑 ［1-2 ］ p 性体积应变 ε v 为纵坐标， 并采用公式( 1 ) 对数 据 进 行拟合( 见图 2 和表 1 ) 。
收稿日期: 2012-03-06 ; 修回日期: 2012-04-23 基金项目: 西南科技大学实验室开放基金项目资助( 10xnkf26 ) 作者简介: 刘军( 1987 — ) ， 男， 湖北荆州人， 硕士研究生。
表2 模量统计 剪切模量 G / ( ˑ 10 4 kPa) 1. 28 1. 46 1. 24
0. 723 1 0. 716 7 0. 744 8 0. 754 3 0. 740 2 0. 746 4
( 2) ( 3)
2. 3
剪切破坏面参数的分析 J' 3 以 J1 = σ1 + 2 σ3 为横坐标，槡 2 = ( σ1 － σ3 ) / 槡
摘要: 压实黏性土是静水压力和应变率相关性材料， 其强度与土体的实际应力状态有关。通过静水压力 试验和常规三轴压缩试验， 通过不同压实度和含水率下压实黏性土的应力—应变曲线， 得到了剪切破坏 面函数、 剪切运动硬化和基于能量损伤软化函数。通过对试验数据的拟合分析， 对黏性土剪切运动硬化 ， ， 参数和剪切破坏面参数进行了探讨 验证了在地基处理中 黏 性 土 在低 围 压 条件下 表 现 出 软化， 而在高 围压条件下表现出硬化的现象， 可以采取强夯法与振冲法相结合对黏性土地基进行处理。 关键词: 压实黏性土 静水压力 压实度 含水率 剪切破坏 中图分类号: TU411. 7 文献标识码: A DOI: 10． 3969 / j． issn． 1003-1995． 2012． 11． 23
2012 年第 11 期
压实黏性土剪切破坏参数探讨 表1 拟合参数统计 拟合参数 W 0. 033 0. 018 0. 171 D1 / ( 1 / MPa) 0. 123 0. 274 － 0. 002 D2 / ( 1 / MPa) 0. 010 0. 010 0. 001
2
71
压实度 / % 98 100 98
70
铁 道 建 筑 Railway Engineering
November， 2012
文章编号: 1003-1995 ( 2012 ) 11-0070-03
压 实黏 性 土 剪切 破 坏 参 数探讨
刘 军， 刘俊新， 赵海松， 龙志伟
( 西南科技大学 土木工程与建筑学院， 四川 绵阳 621010 )
压实度 / 含水率 / 黏聚力 % % C / kPa 98 100 98 12. 54 12. 54 14. 53 290. 26 405. 75 329. 63
获得其弹 性模 量， 同 时 根 据 静 水 压 力 试 验 结 果， 按式 ( 2 ) 和式( 3 ) 计算出剪切模量 G ， 结果见表 2 。 ν = 0. 5 － E / ( 6 K ) G = 0. 5 E / ( 1 + ν)