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膨胀土土层锚杆蠕变特性及长期强度室内试验研究
| 论文题名： | 膨胀土土层锚杆蠕变特性及长期强度室内试验研究 |
| 关键词： | 公路工程;膨胀土;边坡;锚固型支挡结构;蠕变特性;长期强度 |
| 摘要： | 我国膨胀土分布广泛，修建高等级公路时，必将形成大量高陡膨胀土边坡。为保持这类边坡的长期稳定性，通常采用锚固型支挡结构加固。决定锚固型支挡结构长期稳定性的关键是其中锚固系统的长期强度和蠕变特性，而土层含水率和干密度严重影响锚固系统长期强度和蠕变特性。为了研究膨胀土土层中锚-土界面在长期荷载下的长期强度和剪切蠕变特性，本文基于室内模型试验，开展不同含水率、干密度下的锚-土界面剪切蠕变试验和理论分析。本文进行了如下研究工作: (1)对广西百色膨胀土进行常规物理力学性质试验。利用课题组自行研发制作的锚-土界面摩阻性能测试试样制作装置、测试系统和剪切蠕变试验仪，制作不同含水率、干密度等变量的膨胀土土层锚杆测试试样，分别进行锚-土界面瞬时剪切试验和锚-土界面剪切蠕变试验，蠕变试验采用分级加载，得到蠕变试验全过程曲线，并根据“陈氏加载法”将分级加载蠕变曲线转化为每级应力水平分别加载下的蠕变曲线。 (2)分别采用等时曲线法和过渡蠕变法确定长期强度。根据分别加载蠕变曲线绘制应力-位移等时曲线，以黏弹性阶段过渡到黏塑性阶段的转折点确定长期强度;采用数学拟合的方法得到蠕变后期稳定蠕变速率，根据应力-蠕变速率关系曲线拐点确定长期强度范围。将两种方法得到的长期强度对比分析，比较两种方法的异同。绘出瞬时强度、长期强度随含水率、干密度的关系曲线，并研究其变化规律以及长期强度与瞬时强度的比值。 (3)基于有限级应力水平下的蠕变试验结果，建立一种更适合于锚-土界面剪切蠕变规律的经验模型，并用来预测另外几级应力水平下的蠕变曲线，以验证所建立模型的实用性。同时与经典的蠕变模型Singh-Mitchell模型和Mesri模型的拟合及预测效果作对比，证明本文经验模型的合理性。 (4)采用Burgers模型对蠕变曲线试拟合，其拟合精度不高且无法模拟加速蠕变阶段，因此对Burges模型进行一定改进，将其中的牛顿体替换为基于分数阶微积分理论的软体元件，同时引进Kachanov损伤演化规律，考虑元件参数的损伤特性，建立一个新的基于分数阶导数和损伤力学的改进Burgers模型，该模型可以模拟包括加速蠕变在内的蠕变全过程。 |
| 作者： | 刘俊斌 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈昌富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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