粘性土拉伸特性试验研究

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土体拉伸破坏是岩土工程中不可忽视的一个问题,但由于土体抗拉强度值偏小,试验量测困难,国内外对其研究都较少,研究资料缺乏,在实际工程应用中一般认为土体不能承受拉应力。近年来,随着我国经济的高速发展,国家基础设施和城市建设逐步开展,对建筑物或构筑物的抗拉和抗裂能力有了更高的要求,越来越多的工程问题牵涉到土体的抗拉强度,如地面开裂,土石坝心墙裂缝、水力劈裂等都是土体拉伸破坏的表现形式。因此,对于土体拉伸特性的深入研究不仅对完善土体的强度理论有着重要的理论意义,更是对解决复杂岩土工程问题有着重要的实际应用价值。本文主要针对粘性土拉伸特性展开实验和讨论,详细介绍了国内外各种试验方法,研制了应变控制式拉伸仪,对重塑土进行单轴拉伸试验、1次循环荷载单轴拉伸试验以及2次循环荷载单轴拉伸试验。论文主要取得以下成果:(1)在已有三轴仪上改装,成功的研制了应变控制式拉伸仪。仪器整体性好,可控制加载方式,得到准确的应力应变曲线。(2)研究了各种条件下粘性土拉伸应力应变曲线。单轴拉伸应力应变曲线有2种类型,代表两种破坏类型:A型脆性和B型塑性破坏。粘性土受拉达到破坏时的峰值应变随干密度ρd增大、含水率ω增大而增大。循环荷载下的应力应变变化规律与单轴拉伸时一致,但有明显的回滞环和残余变形,说明粘性土拉伸变形包含有弹性变形和塑性变形两部分。(3)讨论了土体干密度ρd和含水率ω对粘性土抗拉强度值σt的影响。这两个因素对粘性土抗拉强度值σt影响很大,其变化规律包括:a)粘性土抗拉强度值σt随干密度ρd增大而增大,且增大趋势也随之加大;b)粘性土抗拉强度值σt随含水率ω升高而降低,且降低趋势也随之减小;同时通过线性回归分析得到粘性土抗拉强度值σt与二者的经验公式。(4)讨论了循环加卸载次数对粘性土抗拉强度值σt的影响。a)循环荷载下,粘性土土抗拉强度值变化规律与单轴拉伸时一致;b)粘性土抗拉强度值σt随循环加卸载次数增加而增加,但增大幅度较小,表明循环荷载对粘性土抗拉强度值影响不大(5)从土颗粒细观的角度分析粘性土抗拉强度来源,并探讨抗拉强度值σt随干密度ρd、含水率ω、循环荷载这三个因素变化而变化的机理,丰富粘性土抗拉强度理论研究。
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