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原文传递散粒体的加卸载与应力释放特性

论文题名：	散粒体的加卸载与应力释放特性
关键词：	隧道开挖;开挖荷载;散粒体;加卸载;应力释放
摘要：	针对岩土体开挖问题的力学行为，利用散粒体的单元试验和模型试验研究内摩擦对加卸载和应力释放特性的影响，从而寻求岩土材料内摩擦对开挖荷载的影响。　　依据散粒体单元的应力-应变特性，将单元加卸载划分为加载、弹性卸载、伸长卸载和拉伸四个阶段，通过摩擦功和应变能的变化，分析了内摩擦的作用，并结合重力场下散粒体的局部卸载试验和砂的模型加卸载试验，初步分析了内摩擦对应力释放特性的影响。　　采用玻璃珠和丰浦砂进行了多组三轴伸长试验，研究了围压、初始固结状态以及材料物理特性对散粒体伸长卸载应力-应变关系的影响，试验结果表明散粒体的伸长卸载强度服从莫尔-库仑强度准则，与平均有效应力成正比。散粒体在伸长卸载过程中体积膨胀，颗粒间的内摩擦阻力随着应变逐渐发挥出来。　　在试验的基础上，采用三维离散元方法模拟了玻璃珠的伸长卸载试验，对比分析了围压、初始固结状态以及散粒体的物理特征包括孔隙比、接触刚度、配位数、内摩擦系数、级配对伸长卸载特性的影响，并进一步做了细观机理解释。　　采用石英砂、玻璃筒容器和矩形铁箱容器，设计了砂的静力模型加卸载试验。对外荷载施加和卸除作用下砂中的应力变化进行了测量，得到了加卸载作用下砂中应力变化规律，明确了砂内部应力释放与卸荷水平、当前应力状态和砂中内摩擦水平均有关系。通过对散粒体变形和应力释放的细观机理分析，结合前述的三轴试验结果，提出了散粒体的应力释放模型。　　根据提出的应力释放模型，结合弹性理论计算得到的孔洞周围应力，提出了圆形、椭圆和方形不同开挖形状的浅埋和深埋隧道开挖应力释放系数的近似解，并对比了散粒体内摩擦角对应力释放系数的影响。进而，采用二维离散元方法模拟了散粒体中的隧道开挖，通过位移和主应力的变化进一步分析了不同开挖形状的隧道周围的应力释放，与前述的近似解结果做了对比。
作者：	庄丽
专业：	道路与铁道工程
导师：	周顺华
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文