碎石土与混凝土接触面力学特性单剪试验研究

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土与结构相互作用问题在土木工程中普遍存在,而土与结构接触面的力学特性研究是解决土与结构相互作用问题的前提和基础。本文以碎石土与混凝土接触面为研究对象,开展大型单剪试验研究,分析不同法向应力、碎石土不同细粒含水率、碎石土不同含石量对接触面力学特性的影响,获得接触面剪应力与剪切位移的变化规律,根据试验数据建立接触面本构模型,并进行验证,主要成果如下:  1)对碎石土进行了基本物理力学特性试验,包括颗粒分析、界限含水率、相对密度、压缩特性、单剪试验。  2)通过碎石土与混凝土接触面单剪试验研究,得到不同土体细粒含水率、不同含石量在不同法向应力作用下接触面的力学特性。结果表明,在不同影响因素下,接触面均表现应变硬化特性及剪缩现象;同一含水率和含石量条件下随着法向应力的增加,接触面的剪应力破坏值不断增加;随着含水率的增大,内摩擦角错误!未找到引用源。呈现出逐渐减小趋势,而粘聚力c呈现缓步增大的趋势;随着含石量的增大,粘聚力c呈现逐渐减小的趋势,而摩擦角?呈现出逐渐增大趋势,但随着含石量大于65%,粘聚力c和内摩擦角?变化趋于平缓。  3)根据不同法向应力下各层土样剪切位移沿试样高度分布曲线图可将接触面剪切区分为三部分:剪切破坏区、扰动区和未扰动区。通过分析碎石土沿叠环高度的破坏情况,得到该级配碎石土与混凝土剪切错动带厚度约为60~80mm,为平均粒径的12~16倍。  4)单剪试验中接触面剪应力和剪应变呈现出明显的双曲线关系,建立了适合碎石土与混凝土接触面的本构模型,推导了模型中参数的算法。同时,依据试验求得的模型参数,进行理论模型验证,结果表明本构模型表现的应力应变关系与试验结果具有较好的一致性。
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