厦门花岗岩残积土HSS模型参数的研究及工程应用

论文摘要

花岗岩残积土是一种特殊土,具有较高的孔隙比和承载力,但受扰或在动水压力作用下,其强度急剧降低,是厦门地区工程建设中较为常见的土体。大量文献揭示,大多数岩土工程中,结构周围的土体大部分区域是处于小应变状态内的,只有少数区域发生塑性应变。相比大应变,土体在小应变范围内具有较高模量。HSS模型能反映土体小应变状态下的土体特征。本文针对在厦门第二西通道所取的两种不同类型花岗岩残积原状土,进行一系列的室内试验,研究不同花岗岩残积土的应力应变特性,获取完整的HSS模型参数,建立主要参数的经验关系式,分析主要参数对数值模拟的敏感程度。研究主要内容和结论如下:1、通过室内基本土工试验获得所取土样各项基本力学参数。根据吴能森提出的综合分类法,本次I2基坑与E区基坑所取花岗岩残积土分别定名为含砂黏土和粉黏土质砂砾。同时,标准固结试验表明花岗岩残积土在具有较高孔隙比的同时,又属于中低压缩性土。2、含砂黏土与粉黏土质砂砾在三轴剪切试验下的应力应变曲线都呈现弱软化型,均形成明显的剪切带,粉黏土质砂砾相对含砂黏土具有较高的抗剪强度。其重复卸载再加载试验表明土体的卸荷回弹模量要比主加载模量大。3、弯曲元试验结果表明,花岗岩残积土在小应变状态下的土体剪切模量要远大于大应变模量,其刚度随应变增大衰减迅速。获得完整HSS模型参数,花岗岩残积土大应变下的参数间的比例关系与其他地区黏土相比相差不大。对于小应变参数0与的比值,则相差较大,对于0.7值则相差不多。4、基于厦门第二西通道E区基坑工程实例,探讨了HSS模型对基坑开挖的适用性及所获参数的可靠性。数值计算结果与实测数据对比表明,HSS模型更能够准确预测基坑开挖变形,本次所获参数结果较为可靠。5、采用数值分析方法,研究基坑变形对参数的敏感程度,结果表明小应变参数对基坑变形的影响较大,其他大应变范围下的参数影响则相对较小,对两种花岗岩残积土大应变范围下模型参数的比例关系进行统一,最后得出适用于厦门地区花岗岩残积土的HSS模型参数取值参照表。

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第1章绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 花岗岩残积土研究现状

1.2.2 常用土体本构模型

1.2.3 土体参数研究现状

1.3 研究内容及方法

1.3.1 研究的主要内容

1.3.2 研究方法与技术路线

第2章花岗岩残积土的基本物理性质

2.1 引言

2.2 土样获取位置及方式

2.2.1 试验土样获取位置

2.2.2 试验原状土取土方法

2.3 土样的基本物理性质

2.3.1 土样的密度试验

2.3.2 土样的含水率试验

2.3.3 土样的界限含水率试验

2.3.4 土样的比重试验

2.3.5 土样的颗粒分析试验

2.3.6 土样分析

2.4 小结

第3章花岗岩残积土三轴剪切试验分析

3.1 引言

3.2 试验设备

3.3 试验方案

3.4 试验过程

3.4.1 试验前期准备

3.4.2 试样制备

3.4.3 试验步骤

3.5 试验结果分析与比对

3.5.1 I2 基坑花岗岩残积土试验结果分析

3.5.2 E区基坑花岗岩残积土试验结果分析

3.5.3 不同类型花岗岩残积土抗剪强度分析比对

3.5.4 基于HS模型下大应变范围内相关参数分析

3.6 小结

第4章花岗岩残积土固结试验与弯曲元试验分析

4.1 试验设备

4.1.1 标准固结试验仪器

4.1.2 弯曲元试验仪器

4.2 试验方案

4.3 试验过程

4.3.1 试验前期准备

4.3.2 试样制备

4.3.3 试验步骤

4.4 试验结果分析

4.4.1 固结试验结果分析

4.4.2 弯曲元试验结果与小应变参数分析

4.5 小结

第5章 HSS模型参数的分析验证及敏感性分析

5.1 HSS模型参数分析

5.1.1 HSS模型中包含的HS模型参数分析

5.1.2 HSS模型中小应变参数分析

5.2 HSS模型参数验证

5.2.1 工程概况

5.2.2 数值分析建模及参数验证

5.3 HSS模型参数敏感性分析

5.3.1 有限元分析模型

5.3.2 HSS模型参数的敏感性分析

5.4 厦门花岗岩残积土HSS模型参数总结

5.5 小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林乔宇

导师: 肖朝昀

关键词: 花岗岩残积土,模型,参数分析,数值模拟,敏感性分析

来源: 华侨大学

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: 华侨大学

分类号: TU43

总页数: 103

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