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真三轴仪的平面应变改造及黄土平面应变实验研究

作　者: 付中原
导　师: 骆亚生
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 黄土平面应变试验真三轴强度
分类号: TU415
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 32次
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内容摘要

土体的平面应变试验是一项发展较早但并不成熟的试验,目前还没有统一的试验标准和仪器,但是平面应变状态却是许多建筑物常见的应力状态,对平面应变状态的深入研究将给实际工程带来更经济和更安全的效果。黄土在我国以及世界很多地方分布极广,它既是黄土地区建筑物的持力基层,又是应用极为广泛的建筑材料,其性质较为特殊,对其在平面应变状态下的力学性质进行研究十分必要。本文对日本TS—525型多功能三轴压缩仪进行了平面应变应力状态改造,并以陕西杨凌地区黄土为研究对象,进行了黄土的平面应变试验,分析了黄土在不同初始固结状态、应力条件和含水率状态下的强度参数和变化规律,论文的成果对于黄土堤防、挡土墙等建筑物的设计建设具有一定的参考价值。主要研究成果为:(1)对日本TS—525型多功能真三轴压缩仪的压力室进行了改造,使之可以进行平面应变应力试验。增改造工作主要在压力室两侧增设了限制土样中主应力方向变形的有机玻璃侧板,这样既保证平面应变的边界条件,又便于在试验过程中随时观察土样的变形情况。经过试验验证改造效果良好。(2)比较了真三轴和平面应变状态下试样的剪切变形和破坏形态发现:两者差异较大,在相同围压条件下真三轴状态为三向受压所以试样固结较充分,而平面应变状态为两向受压固结,土样固结密实度较差;真三轴中柔性压力很容易造成试样薄弱部位的破坏,使得试样破坏形态与实际不符,而改造后试样剪切破坏呈现斜裂缝,并且裂缝角度有一定规律性,以上说明柔性加压对长方体试样并不适合。(3)对不同含水率、干密度的非饱和黄土进行了平面应变试验,研究了不同黄土平面应变强度和应力-应变变化规律。研究表明:黄土的平面应变强度较常规三轴得到的值大,若以平面应变强度进行河堤、路堤和挡土墙设计,将节省大量工程投资;土体在平面应变状态下,侧向应变与初始固结应力比k值有密切联系;含水率与初始固结应力比是影响土体平面应变强度指标的重要因素,土体粘聚力和内摩擦角都随含水率增大而减小,其中初始含水率较小时,强度随含水率变化较大,而较大时变化幅度明显减弱。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 引言  9-10
  1.2 黄土的性质及分类  10-11
    1.2.1 黄土性质  10
    1.2.2 黄土的分类  10-11
  1.3 平面应变试验研究现状  11-15
    1.3.1 三轴试验概述  11
    1.3.2 真三轴试验和平面应变试验的发展现状  11-13
    1.3.3 国内真三轴和平面应变试验研究现状  13-15
  1.4 技术探讨与研究内容  15-18
    1.4.1 平面应变的定义  15
    1.4.2 试样与实际工程的关系  15
    1.4.3 试样及试验条件选取  15-16
    1.4.4 试验主要研究内容  16-18
第二章试验方案及步骤  18-26
  2.1 TS—525 型多功能三轴压缩仪简介  18-19
  2.2 试验前的准备工作  19-22
    2.2.1 仪器标定  19-20
    2.2.2 确定试验结束条件  20
    2.2.3 试样的物理性质指标  20-21
    2.2.4 试样的制备  21-22
  2.3 试验方案及步骤  22-26
    2.3.1 对比试验方案  22-23
    2.3.2 平面应变试验方案  23
    2.3.3 试验步骤  23-26
第三章仪器改造  26-42
  3.1 平面应变仪的简单回顾  26-27
  3.2 仪器设计改造  27-29
    3.2.1 仪器的改造设计  27-28
    3.2.2 设计部件与原部件对比  28-29
  3.3 对比试验数据分析  29-40
    3.3.1 数据整理  29-30
    3.3.2 试验数据对比分析  30-40
    3.3.3 试样破坏情况对比  40
  3.4 本章小结  40-42
第四章黄土平面应变试验研究  42-63
  4.1 k=1 时应力应变关系及强度研究  42-50
    4.1.1 重塑样  42-46
    4.1.2 原状样  46-50
  4.2 k=1 时侧向应变研究  50-52
    4.2.1 重塑样  50-51
    4.2.2 原状样  51-52
  4.3 k=2 时应力应变关系及强度研究  52-59
    4.3.1 重塑样  52-55
    4.3.2 原状样  55-59
  4.4 k=2 时侧向应变研究  59-61
    4.4.1 重塑样  59-60
    4.4.2 原状样  60-61
  4.5 含水率、初始固结应力比与c、φ值关系研究  61-62
  4.6 本章小结  62-63
第五章结论与展望  63-65
  5.1 结论  63-64
  5.2 展望  64-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
攻读硕士期间的论文及项目情况  70

真三轴仪的平面应变改造及黄土平面应变实验研究

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