粘性土抗拉强度试验研究及数值模拟

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近年来,随着经济的快速发展,公路、机场、高土石坝的修建蓬勃兴起,产生裂缝的土工建筑物逐渐增多。在研究土坝、土堤、路基中能否出现拉裂缝和对已产生裂缝原因的分析及处理方案的设计中,对土的抗拉特性的正确认识和抗拉强度指标的正确测量越来越显得重要。本文详细介绍了五种抗拉强度测试方法:单轴拉伸、三轴拉伸、径向压裂、轴向压裂、土梁弯曲。并使用这五种测试方法对两种粘性土的抗拉特性进行了全面的研究。通过对试验成果-+的分析和总结,细致的研究了抗拉强度的影响因素、试验方法的可行性,探讨了粘性土断裂机理。通过本次试验研究,发现: (1)干密度ρd 和含水率ω对粘性土抗拉强度σt 和拉伸特性有很大的影响。随着干密度ρd的增大,土体的抗拉强度σt和拉伸模量Et都得到提高,随着含水率ω的增大,抗拉强度σt先提高后衰减。不同的试验方法得到的土体抗拉强度随上述两种因素的变化规律是一致的; (2)三轴拉伸试验发现,随着围压σ1 的变化,试样有三种不同的破坏形式:纯拉断、先剪切伸长后拉断和纯剪切。土体在发生前两种破坏形式时土体强度不符合Mohr-Coulomb 准则,此时大小主应力基本呈直线关系,当发生纯剪切破坏时遵循Mohr-Coulomb 准则。(3)三种间接测试法得到的土体抗拉强度σt 与直接拉伸试验的抗拉强度σt之间存在差异。而且间接法中试验本身存在一些影响因素,如轴向压裂法中衬垫的尺寸和试样的高径比对试验结果影响很大。从本次试验结果来看,径向压裂和轴向压裂法的试验值比较接近,结果低于单轴拉伸试验,土梁弯曲法的
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