《基於綜合結構勢概念的Q2原狀黃土結構性本構關係研究》是依託重慶大學，由鐘祖良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於綜合結構勢概念的Q2原狀黃土結構性本構關係研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鐘祖良
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著西部大開發戰略的實施，西部地區的建設工程中經常遇到黃土工程。經調查統計，這些黃土工程主要穿越中更新世Q2黃土地層，而Q2黃土是一種強結構性土。基於綜合結構勢理論，採用非飽和土試驗方法對Q2黃土的原狀樣、重塑樣進行不同含水量、不同圍壓條件下的非飽和土三軸試驗，並在分析前人研究成果的基礎上，提出可反映球應力、偏應力和基質吸力共同作用對土結構性影響的結構性參數m，揭示 Q2原狀黃土結構性的變化機理以及結構性參數m的變化規律。在此基礎上，通過研究Q2原狀黃土壓縮特性與結構性、強度參數與結構性參數、強度破壞面與結構性等之間的關係，提出結構性土的強度準則，並將結構性參數m引入修正劍橋模型中，推導出Q2原狀黃土的結構性彈塑性本構模型，對揭示黃土工程問題發生的內在機理具有重大的意義，為西部地區黃土工程設計與施工、數值仿真研究提供有力的理論基礎，也將促進土的結構性理論和現代土力學的發展。
結題摘要
在國內外學者研究的基礎上，基於綜合結構勢理論採用非飽和土試驗方法對原狀第四系中更新世黃土結構力學特性、結構性參數定義、屈服準則及彈塑性本構模型進行深入系統研究。其主要成果如下： ①通過利用德國BEVKER-axs公司生產的D8ADVANCE型X射線衍射儀對原狀第四紀中更新世黃土進行掃描得出原狀第四紀中更新世黃土礦物成分主要以石英、鈉長石為主。通過對原狀第四紀中更新世黃土進行室內試驗獲得其物理力學參數。 ②在三軸試驗的基礎上，得到了原狀、重塑第四紀中更新世黃土的基質吸力隨含水率和圍壓變化的變化規律，在同一圍壓下，其基質吸力隨著含水率的減小而增加，含水率越小，基質吸力就越大。 ③在三軸試驗的基礎上，得到原狀、重塑第四紀中更新世黃土的偏應力隨含水率和圍壓變化的變化規律。原狀黃土試件從載入直至破壞需經歷四個階段：（1）壓密階段；（2）壓縮階段；（3）微裂縫開展階段；（4）剪下破壞階段，在低含水率和低圍壓下呈脆性破壞型（弱軟化）。重塑黃土試件呈塑性破壞型（硬化）。通過摩爾—庫倫破壞準則求取了相關強度指標，建立原狀、重塑第四紀中更新世黃土抗剪強度表達式。 ④在試驗的基礎上，提出了可反映球應力、偏應力和基質吸力對土結構性共同作用影響下的結構性參數，揭示了原狀第四紀中更新世黃土結構性的變化機理，解釋了結構性參數的變化規律。在此基礎上，通過三軸剪下試驗來研究了原狀第四紀中更新世黃土強度參數與結構性參數等之間的關係。 ⑤利用試驗數據分別找出了結構性參數與粘聚力和摩擦角的關係，擬合出相應的方程，並對其線性關係進行檢驗。結合擬合關於結構性參數與粘聚力和摩擦角的方程，推導建立了考慮結構性參數的黃土的屈服面方程，此方程能夠考慮結構性的影響。 ⑥在原有劍橋模型的研究基礎上，把考慮球應力、偏應力和基質吸力對土共同作用影響的應力比結構性參數引入原狀第四紀中更新世黃土的本構模型中，從而推導出Q2原狀黃土的結構性本構模型，並進行模型預測和檢驗。
