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类型 基础研究 预答辩日期 2018-03-09
开始(开题)日期 2013-10-14 论文结束日期 2017-03-06
地点 东南大学岩土工程馆二楼会议室 论文选题来源 国家自然科学基金项目     论文字数 5.25 (万字)
题目 考虑固结路径影响的天然沉积结构性土强度灵敏度变化规律研究
主题词 天然沉积土,结构性,固结路径,三轴固结不排水剪切强度,强度灵敏度
摘要 天然沉积土在长期的沉积和后沉积过程中形成的结构性和各向异性必然导致其力学性状与其加载路径有关,目前基于重塑土力学特性建立的天然沉积土结构性强弱评价的灵敏度评价体系中并没有考虑固结应力路径的影响。为明确不同固结应力路径下天然沉积土结构性强弱对其压缩-强度特性的影响,本文分别对天然沉积土重塑样和原状样进行一系列不同固结路径的三轴固结不排水剪切试验,同时结合相关理论分析手段,耦合固结应力路径对天然沉积土结构性定量评价基准的影响,探讨天然沉积土强度灵敏度随应力水平的演化规律,建立考虑天然沉积土结构性和初始各向异性的本构模型。 论文的主要工作与成果如下: 1)通过对不同初始含水率重塑样开展一系列不同固结路径三轴固结不排水剪切试验研究,结果表明不同固结路径和不同初始含水率对天然沉积土重塑样三轴试验固结过程中孔隙比及三轴不排水强度随平均有效应力的变化规律影响显著; 2)通过引入Burland提出的孔隙指数对不同应力条件下不同初始状态的重塑土三轴压缩曲线进行归一化分析,结果表明不同固结路径不同初始含水率重塑土三轴试验得到的压缩曲线归一化结果与考虑初始含水率的重塑土固有压缩线一致,在孔隙指数与平均有效应力半对数坐标系下将重塑土固有压缩线拓展到三维轴对称的应力条件下; 3)通过分析不同初始含水率重塑土不同固结路径三轴固结不排水剪切试验得到的不排水强度比变化规律,拓展Chandler基于重塑土K0固结三轴固结不排水剪切试验得到的重塑土固有不排水强度线,建立了考虑固结路径和初始含水率影响的重塑土固有不排水强度线; 4)通过引入Chandler强度灵敏度的概念,采用拓展建立的考虑固结路径影响的重塑土固有不排水强度线作为评价基准,对天然沉积土原状样不同固结路径三轴固结不排水剪切试验结果分析得出:不同固结路径下天然沉积土强度灵敏度随着平均有效应力的增大而降低,不同固结路径下天然沉积土强度灵敏度随应力水平的变化规律可以由相应孔隙指数下重塑土不排水强度量化得到; 5)通过对两种温州天然沉积土不同固结路径下屈服特性的分析,同时结合天然沉积土强度灵敏度随应力水平的变化规律,推导了能够同时考虑结构性和各向异性影响的天然沉积土的本构关系,并利用本文天然沉积土不同固结路径三轴固结不排水剪切试验结果及已有文献中天然沉积土试验数据进行了模型验证分析。
英文题目 Change Law in Strength Sensitivity of Natural Clays with Considering Effects of Stress Paths
英文主题词 natural clay, soil structure, anisotropic consolidation stress path, triaxial consolidation undrained shear strength, strength sensitivity
英文摘要 Due to the structural and anisotropic properties of natural sedimentary soils during long-term depositional and post-depositional process, the mechanical properties of natural clays must be related to the loading paths. The mechanical behaviour of reconstituted clays are generally used as reference in evaluating the soil structure of natural soils developed, without considering the influence of anisotropic consolidation stress paths. In this thesis, a series of triaxial undrained shear tests under anisotropic consolidation stress paths are performed on different natural structural clays and reconstituted clays to investigate the effect of deviatoric stress on compression and undrained strength. By comparing the difference mechanical behavior of natural clay and reconstituted clay, the influence of anisotropic consolidation stress paths on soil structure are studied. Based on these findings, the change law of sensitivity with stress level is investigated, and an advanced soil model with the soil strucuture effect concepts has been proposed. The main studies and conclusions are summarized as follows: 1)A series of triaxial undrained shear tests under anisotropic consolidation stress paths were performed on Wenzhou clay reconstituted at two initial water contents. The laboratory test results show that volumetric strain and undrained strength of reconstituted clays under different stress paths is significantly affected by the anisotropic consolidation stress paths and the initial water content; 2)By comparing with the instinct compression line (ICL), the compression lines obrained from triaxial undrained shear tests under anisotropic consolidation stress paths can be normalized to the ICL by the measured void index Iv obtained from corresponding triaxial test. The instinct compression line is extended to the three dimensional axisymmetric stress conditions. 3)Expression for the undrained strength ratio R*su with different anisotropic consolidation stress paths, initial water contents and liquid limits is established. The extended instinct undrained strength line (ISuL) considering the effect of initial water contents and different anisotropic consolidation stress paths is proposed. 4)The sensitivity framework proposed by Cottechia & Chandler is extended and the corresponding ISuL determined by the corresponding anisotropic consolidation stress path and initial state of reconstituted clay is used as quantitative reference to evaluate the soil structure under anisotropic consolidation stress path triaxial tests. It was found that, the strength sensitivity of natural structural calys decrease with the increase of mean effective stress, and the strength sensitivity could be normalized by the corresponding undrained strength of reconstituted clay. 5)The yielding characteristics of natural clays influenced by soil structure and initial anisotropy are discussed. Moreover, an advanced soil model considering the effects of soil structure and initial anisotropy is propsed based on the quantitative variation laws of stress sensitivity studied in this paper.
学术讨论
主办单位时间地点报告人报告主题
东南大学 2014年7月11日 岩土工程馆二楼会议室 史剑 不同应力路径三轴试验研究
东南大学 2014年11月19日 岩土工程馆二楼会议室 史剑 不同应力路径下天然沉积土及重塑土三轴不排水强度试验总结
东南大学 2015年6月5日 岩土工程馆二楼会议室 史剑 考虑固结路径影响的天然沉积土强度特性试验研究
东南大学 2016年3月15日 岩土工程馆二楼会议室 史剑 Influence of anisotropic consolidation stress paths on compression behaviour of reconstituted Wenzhou clay
东南大学 2013年4月18日 岩土工程馆二楼会议室 Martin Liu An advanced model: The structured Cam Model
东南大学 2015年8月2日 岩土工程馆二楼会议室 尹振宇 天然软粘土弹粘塑性本构模型进展及发展
东南大学 2015年10月29日 岩土工程馆二楼会议室 韩杰 Field monitoring of Geosynthetic-Reinforced Earth walls with secondary Reinforcements
东南大学 2015年12月2日 榴园宾馆新华厅 Kenichi Soga The Role of Distributed Sensing in Understanding the Engineering Performance of Geotechnical Structures
东南大学 2016年9月8日 岩土工程馆二楼会议室 梅国雄 土力学两个基本问题的思考
     
学术会议
会议名称时间地点本人报告本人报告题目
第八届中日盾构隧道技术交流会 2015年9月 河海大学河海大学闻天馆
The Asian Conference on Engineering and Natural Sciences (ACENS 2016) 2016年2月 日本福冈国际会议中心 Influence of initial state on isotropic undrained strength ratio of reconstituted clays
东南大学校庆报告会 2012年5月 交通学院报告厅 校庆报告-不同应力路径下天然沉积土固结不排水剪切试验研究
     
代表作
论文名称
Influence of anisotropic consolidation stress paths on compression behaviour of reconstituted Wenzho
不同固结路径温州黏土固有不排水强度性状试验研究
 
答辩委员会组成信息
姓名职称导师类别工作单位是否主席备注
钱振东 正高 教授 博导 东南大学 主任委员
唐朝生 正高 教授 博导 南京大学
雷国辉 正高 教授 博导 河海大学
邓永锋 正高 教授 博导 东南大学
章定文 正高 教授 博导 东南大学
      
答辩秘书信息
姓名职称工作单位备注
丁建文 副高 副教授 东南大学