（岩土工程专业论文）对殷宗泽模型的试验与验证研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 本构模型的研究一直以来是岩土界的一个热门课题，国内外众多学者提出了 多种模型结构，从传统塑性理论n r 义塑性理论，从单屈服面模型到椭圆一抛物 线双屈服面模型。但目前应用较广的模型只有剑桥修正模型、l a d e d u n c a n 系列模 型以及双剪模型，殷宗泽模型是对修正剑桥模型的进一步发展，本文对殷宗泽的 双屈服面弹塑性模型的适用性，本文做了进一步的探讨。 本文在武汉地区某基坑淤泥质粘土排水和不排水条件下的一系列的等主应力 增量比应力路径试验和常规三轴试验的基础上，对该粘土的应力应变特性进行了 较深入的研究。通过不同的应力路径试验，对淤泥质粘土的变形特征进行了对比 总结，并在此基础上，运用广义塑性原理，对等应力增量比路径下的屈服面进行 了拟合，得到了相应的屈服轨迹。 最后，本文还在各种不同路径下，确定了殷宗泽双屈服面弹塑性模型参数， 详细地论证了参数的求解过程，验证了等应力增量比路径、常规三轴试验、三轴 卸荷路径、真三轴平面应变路径及减p 路径下，对模型理论计算所得的应力一应 变关系和试验得到的应力一应变关系进行比较，以验证该模型对应力路径的适应 一| 兰e 。 关键词：等应力增量比，殷宗泽模型，应力路径，三轴试验 湖北2 - 业大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c et h ec o n s t i t u t i v em o d e r e s e a r c ha l w a y sh a sb e e nap o p u l a rt o p i ci nt h e g e o t e c h n i c a le n g i n e e r i n ga r e a ，m a n yd o m e s t i ca n df o r e i g ns c h o l a r sp r o p o s e dd i f f e r e n t k i n d so fm o d e l sf r o mt r a d i t i o n a lp l a s t i ct h e o r yt og e n e r a l i z e dp l a s t i ct h e o r y ，f r o ms i n g l e y i e l ds u r f a c em o d l e t oe l l i p s e - p a r a b o l ad o u b l ey i e l ds u r f a c em o d l e ，b u to n l yt h e c a m b r i d g em o d e l ，t h el a d e d u n c a nm o d e l a sw e l la st h ed o u b l es h e a r sm o d e la p p l i e s b r o a da tp r e s e n t y i nz o n g z em o d l ei st h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to ft h em o d i f i e dc a m b r i d g e m o d e l t h i sa r t i c l eh a sm a d et h ef u r t h e rd i s c u s s i o no nt h ed o u b l es h e a r sm o d e lw h i c h h a sb e e np u tf o r w a r dt ob yy i nz o n gz e b a s e do nas e r i e so ft r i a x i a ls h e a ra l o n gi s o s t r e s si n c r e m e n tr a t i os t r e s sp a t h sa n d c o n v e n t i o n a lt r a i x i a lt e s t sf o rt y p i c a ls o f tc l a y si nw u h a nr e g i o n ，ad e t a i l e ds t u d yo f s t r e s s - s t r a i nb e h a v i o ro fs o f tc l a y sh a sb e e nd o n ei nt h i sp a p e n t h r o u g hd i f f e r e n tt r i a x i a lt e s t so fs t r e s sp a t h s ，ac o n t r a s ts u m m a r y t os o f tc l a y s d i s t o r t i o nc h a r a c t e r i s t i ch a sb e e nd o n e o t h e r w i s e ，b a s e do ne x t e n d e dp l a s t i cp r i n c i p l e ， i td r e wu pt om a t c ht h ey i e l ds u r f a c ea n dd e d u c e dt h ec o r r e s p o n d j ”g i yy i e l dp a t h f i n a l l y , t h i s a r t i c l ed e t a i l e dt h ep a r a m e t e rs o l u t i o np r o c e s sa n dd e t e r m i n e dt h e p a r a m e t e r so fy i nz o n g z ed o u b l ey i e l ds u r f a c em o d e l ，t h ea d a p t a b i l i t yo ft h ey i n z o n g z em o d e lt ot h es t r e s sp a t hi s v e r i f i e db yc o m p a r i n gt h et h e o r e t i c a ls t r e s s s t r a i n r e l a t i o n s h i pa n dt e s ts t r e s s - s t r a i nr e l a t i o n s h i p k e y w o r d s ：i s o s t r e s si n c r e m e n tr a t i os t r e s sp a t h s ，y i nz o n g z em o d e l ，s t e s sp a t h s t r a i x i a lt e s t s 佩蠹主工繁火秀 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究1 i 作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任j e 他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：弘j 坤z 日期：矿年i - 户1 2 罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名：顾。叫宴 指导教师签名：黝孝了锤聿穆坞 日期：年f 月四日日期：年厂月讶日 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的目的和意义 传统塑性位势理论的单屈服面模型，当采用m o h r c o u l o m b 一类剪切屈服面作 屈服面时，如果采用关联流动法则，将会导致出现远大于实际的剪胀变形；反之， 采用剑桥模型的屈服面不能很好地反映剪切屈服，而且只能反映土的收缩，不能 反映剪胀。因而，即使采用封闭型单屈服面模型，也不能完善地反映岩土材料的 体缩和剪胀。对于岩土类材料来讲，目前国内外学者对其的强度破坏准则的做了 深入研究，有关学者就最优的本构模型方面做了较为系统深入的研究，湖北工业 大学杨雪强“1 对三种破坏准则：俞茂宏的双剪应力屈服面、l a d e - 0 u n c a n 模型以及 松岗元( m a s u o k a n a k i a ) 模型进行了综合对比，发现l a d e - - d u n c a n 模型理论的 预测值与试验值能较好的吻合，能更好的反映实际情况。 基于此，本课题运用广义岩土塑性力学的思路，基于广义塑性位势理论，采 用河海大学殷宗泽的双屈服面应力应变模型，并运用常规三轴仪作为试验仪器， 通过试验定出殷宗泽模型参数并验证不同应力路径的a s 曲线，若该模型能较好 地反映士体实际的应力应变关系，则根据殷宗泽的双曲面，即剪切屈服西和体积 屈服面在p q 坐标下的曲线关系，从而推导出剪切屈服面和体积屈服面各自产生 的塑性剪应变增量和塑性体应变增量对土体变形的贡献大小。 本课题的研究成果将是对广义岩土塑性力学的双屈服面或多重屈服面模型的 适用性的迸一步探讨，从而验汪模型的合理性及适用范围，并希望能对一些屈服 面模型给出合理地评价，对一些深基坑或隧道工程也具有一定地指导意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 ，l 应力路径试验研究 利用普通三轴试验来测定土的各项性质指标，从目前的角度来讲，普通三轴 仪的可信度相对较高。利用普通三轴的常规i 轴试验可以定义出一二体破坏的一般 特征，对于上体在特殊条件下的土体破坏，许多学者做了等应力比三轴剪切试验 湖北z - 业大学硕士学位论文 以及等应力比增量的三轴剪切试验，其目的均是为了测定士体的破坏特征值。目 前国内外学者对土体的破坏特征值是用何种性质指标来确定存在争议，但是比较 权威的说法是：把( 仃，盯，) 。作为土体破坏的标准。 盛树謦f 7 1 f 9 1 等用南京浙江温岭两地的正常固结的饱和软黏土进行了以下五种 应力路径试验：盯、不变、盯，增大和o - ，不变、a ，减小的轴向压缩试验；仃，不变、盯， 增大和盯，不变、盯，减小的轴向拉伸试验；盯，减小、盯。增大并使平均主应力 p 。= ( q + 2 0 - ，) 3 等于常数的近似纯剪试验。所有试验均为固结不排水剪。通过试 验结果分析，得到结论是：对于正常固结的饱和软粘土，不论是压缩试验还是伸 长试验，尽管施加的总应力路径差别很大，而有效应力路径是一致的。压缩试验 和伸长试验之问的差别，主要在于旖加的方向和中主应力的相对值的影响。 窦宜i8 】等对正常固结和超固结粘性土用不同应力路径进行了压缩和伸长试验， 试验采用人工制备的粘性土试样，论证了正常固结的轻微超固结粘土的塑性应变 增量的矢量与初始状态无关。以等塑性体变为硬化参数的屈服条件具有唯一性， 塑性势参数等于屈服参数，流动法则是相适应的。同时，压缩和伸长的屈服函数 几何相似，可望通过常规三轴试验和己知的破坏准则来推求三维应力空间的屈服 函数。对于重超固结粘土试样，用等塑性剪应变为硬化参数的屈服函数代替破坏 线的般假定，对具有驼峰的应力应变曲线较为合理。 殷宗泽、赵航用小浪底土心墙土料进行了普通三轴和真三轴平面应变试验， 试验结果表明：中主应力对土体应力一应变关系的影响主要体现在对强度的影响， 在许多反映中主应力的破坏准则中，方开泽提出的准则比较简单实用。 l a d ea n dd u n c a n ( 1 9 7 5 ) 根据砂土的真三轴试验，关于土在平面上的破坏轨迹 提出l a d e 屈服条件，其表达式为：f ( s 。，i ，k ) = ，? 一k ，= 0 ，l a d e 认为在平面 上，土的屈服面的形状为曲边三角形，在应力空问是锥面，中心轴线为等倾线。 y , p v a i d 等【”j 对加拿大渥太华的易液化砂土进行了一系列三轴不排水试验，以 研究其应力路径和稳定状态的关系。研究表明，对于某一给定初始孔隙比的砂土， 虽然在有效应力座标空间上( p - q ) 其稳定状态线是唯一的，但在孔隙比一有效应 力座标空问上( e 盯，) 则不是唯一的，砂土在拉伸状态下的可压孔隙比范围比在 压缩状态下要大得多。刘于压缩荷载只产生一条稳定状态线，而对于拉伸衙载则 有数条稳定状态线，且每一条稳定线对应于一个已知的初始孔隙比，在孔隙比一 湖北工业大学硕士学位论丈 有效应力座标空问中所有拉伸稳定线位于压缩稳定线的左侧。 刘祖德1 10 1 、陆士强【1 1 l 等对小浪底砂、平潭砂做了常规二轴( 等盯、) 、等p 、等 j ，( 减吒) 和等主应力比( ql a ，为常数) 的排水试验r 对小浪底低塑性非饱和 土也按以上四种方法做了不排水试验。并针对土坝实际应力变化情况，着重探讨 了等应力比应力路径下土的应力一应变关系的规律性，提出了较接近于等应力比 试验实测成果的指数模型，并用于研究土坝的施工期的应力及变位分布，得到了 应力路径对土坝变位分布计算成果有重大影响的结论。其指数模型表达式为： b d 1 = 口f 1 式中：口，、f ，一分别为大主应力和大主应变 a 、卜试验参数 杜文山对平潭砂在各种等应力比、常规三轴、等p 和减盯，等不同应力路径 下的三轴排水试验迸行了分析研究，讨论了应力路径对砂土非线性弹往模型参数 的影响，认为应力增量比( 盯，i a o ，) 大于破坏应力比( o v a ，) 时，是以剪 切特征为主的应力路径，其应力应变关系为双曲线：应力增量比( a a 。i a c r ，) 小 于破坏应力比( 吼，a ，) 时，是以压缩特性为主的应力路径，其应力应变关系为 幂函数曲线：即矾= 口，5 ，并建立了这两种模型切线弹性模量的互推经验关系， 且认为应力路径对切线弹性模量的影晌显著。 l a m b e 【5 憎先提出了应力路径方法( s t r e s sp a t hm e t h o d ) ，并于1 9 7 9 年再次 撰文详细阐述了该方法，且就工程计算中如何考虑应力路径的影响提出了具体计 算步骤。 张于龙在真三轴仪上做了膨胀土等主应力比卸衙试验，试验表明膨胀土在平 面应变状态下等主应力比卸荷时，应力一应变关系均为双曲线型，这反映了膨胀 土在进行边坡开挖时，仍表现为较为明显的非线性性状。 张鲁渝、孔亮、郑颖人以广义塑性力学为理论基础，对重庆粘土的真三轴试 验资料进行了分析，拟合出了偏转角a 与剪应力q 的关系式，同时提出了一个新的 y ；、y ；屈服而表达式t 经过已有试验数据的验证，证明了其合理性。 湖北x - 业大学硕士学位论文 朱俊高、卢海华、殷宗泽对标准砂和风r 粘土的击实试样进行了真三轴应力 一应变关系试验研究，发现当某一方向给土体施加压应力增量而其侧向应力保持 不变时，侧向变形未必都是膨胀的，也有可能是压缩的，即泊松比未必总是正值， 这是有异于经典力学理论的现象。 1 2 2 本构模型研究 目前国内外学者己经提出了大量的土体本构模型理论，而这些本构模型是在 整理分析试验资料的基础上提出来的。一般常用的仪器有常规三轴仪、真三轴仪、 平面应变仪等，通过大量的试验数据，可得出土体的应力应变关系，并以此建立 了数学方程来反映土体受力变形特征规律。 殷宗泽提出的椭圆一抛物线双曲线模型认为：土体受剪，从宏观上看，滑动 在剪应力作用方向上发生，而在微观上，由于土粒形状不规则，排列不规则，错 动方向却是杂乱的。不难设想，在整个土体中，引起膨胀和引起压缩的两种滑动 同时存在。如果引起压缩者占优势，则表现为宏观的压缩变形，反之表现为膨胀。 因此，可以合理地假定，土体的塑性变形d ，由与土体相联系的体积压缩变形d e p 。 和体积膨胀变形如，：两部分组成，与d ，和d ，z 相应的屈服面分别是椭圆形的和 抛物线线形的，其数学方程分别为： p + 丽q2 = 篙p 。 江， ( 1 2 ) 式中，m ，、m ：一为稍大于破坏线q ，一p 的斜率m 的两个参数。对三轴压缩 试验，m ：? 里竽，、m ：可按经验公式估计为 j s 1 n m = ( 1 + o 2 5 卢2 ) m ，其中卢为应力水平s = 7 5 时的体积应 变。和轴向应变。之比的平均值。m ：= m r ，。”，其中 r ，为邓肯模型中的破坏e l ： 焉 湖北s - - 业大学硕士学位论文 只一为破坏线q ，一p 在p 轴的截距，p = c c o t q ， h ，t 一为反映体积屈服面硬化的参数。在! l 一旦坐标系中，曲线近 p 。e ，p 。 似为一直线，其截距为h ，斜率为t ，直线方程为： 上l ： + f 旦： p 。e ，p 。 a 一反映剪胀或剪缩的参数a 口= 0 2 5 一o 1 5 d ，式中d 是，一。曲线 在应力水平7 5 至9 5 一段的斜率； g 一为弹性剪切模量，g ；k 。儿( 旦) 4 ； p 。 上述两个屈服方程所含的8 个参数m ，、m ：、p ，、h 、t 、a 、k 。和n 都可通过 常规三轴试验确定。 d u n c a n c h a n g 非线弹性模型是d u n c a n 等人应用常规三轴试验所得的主应力 差与轴向应变( q ，) 一组试验曲线( 其中j ，= c o n s t ) ，找出其共同的数学公式， 并从这一数学公式导出切线弹性模量e ，公式。同时结合试验所得的体积应变。与 s ，的关系曲线，导出泊松比_ ，并以此作为计算依据。该模型是国内外广泛采用 的岩土模型。它既适用于粘性土，也适用于砂土，但不宜用于密砂，严重超固结 土。 南京水利科学院的沈珠江等提出弹双屈服面模型以及沈珠江( 1 9 8 4 ) 发展的土 的三重屈服面模型是国内近年来发展的适用于软粘土的理论上具有新的特点的弹 塑性模型。其中双屈服面弹塑性模型已多次应用于分析软土地基固结与变形耦合 问题，并己取得较好的结果，该模型采用下列基本假设： 1 塑性体鹰变和偏应变与应力状态之问存在唯一关系，它们在应力空间上的的等 值面叩分别为体积屈服面和剪切屈服面； 2 软粘土的体积压缩曲线可用半对数曲线拟合； 3 软粘土的剪切曲线为一组双曲线； 4 软粘上具有剪缩性，其剪缩f i 线符合幂曲线，相应地在应力空间子午面k 的不 湖北工业大学硕士学位论文 ，= 盖崦掣一号也= 。 。， = 如+ 鼍如 h f = 誓咖岳由 j ( 1 5 ) f 。三一p ：0 ( 1 6 ) ，一( 詈) 4 1 ”。 球应力仃。= 9 攀 j p 为塑性体积鹰变r ? 的函数，其表达式为 州川 一吧 一一+ 生 “i 生吒生 l j 吒一吒 一一+ q 一吼 h 厄了 l 叩 湖北工业大学硕士学位论文 叫告) a 为塑性体积应变s ? 的函数，其表达式为 n = a 。一c n 。一n 。，e x r ( 手) 上两式中 沓孚阢s f ) 2 + f ) 2 + f 坪 ( 1 7 ) ( 1 8 ) p o 为? = 0 时的参考压力，c 。= z 0 + p o ) ，c ，= 幻n + p 。) ，a 、k 为e i g p 压缩曲 线和回弹曲线的斜率，e o 为初始孔隙比，a o 和c 。为另外两个参数。 1 3 本文所做的主要工作 ( 1 ) 进行的固结不排水试验，运用殷宗泽模型方程，由于其两个屈服方程所含 的8 个参数m ，、m 2 、p ，、h 、t 、d 、k 。和n 都可通过常规三轴试验确定。 ( 2 ) 利用广义塑性理论拟合出殷宗泽模型的屈服轨迹，并分析计算值和实际值的 一致性。 ( 3 ) 在不同应力路径下( 等应力增量比应力路径、常规三轴试验、真三轴加荷试 验以及减p 路径等) 以及不同的土( 淤泥质粘土、粉质粘土) 对模型进行验证， 反映模型的合理性和适用范围。 ( 4 ) 对椭圆抛物线模型( 殷宗泽模型、修正的l a d e d u n c a n 模型) 模拟土样的 受力变形情况作总体评价，并提出本文作者的见解。 湖北工业大学硕士学位论文 2 1 引言 第2 章不同应力路径试验 土工试验在了解土体性状方面有着重要作用，不同外力条件下不同的应力路 径可以得出的土体不同的变形特征。因此，在研究土体变形规律时，应根据不同 的工程实践具体情况制定试验方案及应力路径。当然，理论性的研究也需要经过 试验的测试和实践的检验、修正和发展，而土体的本构关系及弹塑性模型参数主 要是通过土工试验来获取。本文根据对l a d e d u n c a n 模型及殷宗泽等模型研究的 需要，在前人的基础上，对淤泥质粘土进行了不同应力路径下常规三轴试验。 2 2 试验仪器 本次试验采用的是普通三轴仪( 见图2 1 ) 、压力体变装置、试样制备部件、 起吊设备等组成。 图2 1 试验仪器全景图 压力室由底板、轴向应力加压装嚣，有扎玻璃罩子部t i ：，洲，i 、i 等川j 戊。 底板主要由试样底座、位移传感器同定杆、进( 出) 试柑的水竹埘，j 、i 心力述水 管组成。o1 加压装置安装在试验机罩j ：顶。矗上，吐l 步进i 乜虮通i i ；ji h j i - 筒州1 ， 液压活塞，再由传压杆施加轴向应力。o3 采用水压，可以越过m 刑k 堤抖没褂 预定压力值，可以通过凋节水压凋压阀手，出 气接施加。有帆破埔甲j 二。，肢板之1 1 i j 湖北工业大学硕士学位论文 通过不锈钢拉杆螺丝紧固后，可使压力室处于密封状态。轴向应力通过肫力环中 的应力百分表读取，可以通过换算得到威力值。轴向应变则是通过测定竖向位移 的- 白分表来获取。 2 3 试验方案 2 3 1 试样制备 采用武汉沙湖团结小区某基坑土，该土为淤泥质粘土，呈浅灰褐色。基坑土 取自地表面7 m 处。在实验室将土凉于芳击碎成粉末状，用2 r a m 筛除去湿和渣子。 再加适量的水将筛后的粉土调和成含水率与初始状态保持一致，调和完毕后放入 保湿器中保湿。 在保湿器中取出部分土，用圆柱模子做成高8 0 m m ，直径3 8 m m 的圆柱试验 土样，然后放入真空饱和器中反压饱和。 2 3 2 应力路径 等应力增量比加载试验 将饱和好的土样放入普通三轴仪中，安装完毕后，在一定的围压盯，下各向等 压固结( 此时孑l 隙水压力“。一o ) 后，按照拿至：k ( 其中k ：c o n s t ) 的比例迸 凸口3 行加载，直至试样剪切破坏为止。k 的取值可参见表2 1 。 常规三轴试验 将饱和好的土样装入三轴仪，并分别在5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 下等 压固结，一般固结时间为2 4 小时。固结完毕后，在围压保持不变的情况下，调整 竖向加载装露，按照一定的轴向加载速率进行加载剪切，剪切过程中分为排水剪和 不排水剪。 湖北3 - - 业大学硕士学位论文 q 4 图2 2 等比加载试验应力路径设计图 表2 , 1 等应力增量比路径试验方案 试验数据 试验路径1试验路径2试验路径3试验路径4 试验类型 各向等压固结围压 5 01 0 02 0 03 0 0 终值盯。( k p a ) a c t 。( k p a ) 1 51 53 03 0 k = 1 ，2 ，3 ， 4 k = 1 ，2 ，3 ，k = 1 ，2 ，3 ， k = 1 ，2 ，3 ， 应力路径 k ：一1 ，一1 ，一1 444 234 表2 2 常规三轴试验应力路径 、试样编号 试验方毒、 围压5 0 k p a围压1 0 0 k p a围压2 0 0 k p a围压3 0 0 k p a c d 试验 d 1 1d 1 2 d 1 3d 1 4 c u 试验u 2 1 u 2 2 u 2 3u 2 4 各向等压固结排水试验( 等压压缩试验) 将饱和好的土样装入三轴仪，然后施加围压，在各级围压下进行等压固结， 其围压加载路径为： l n 湖北工业大学硕士学位论文 表2 3 各向等压固结试验应力路径 硒固结试验：在固结仪上对试验进行分级旖压，当旖加到8 0 0 k n 时做回弹 试验。 2 4 试验过程 ( 1 ) 取样与试样锖g 备 试验成果的可靠性，首先取决于土样的代表性及其背景，同时制样技术对成 果也有很大的影响。本次试验所用扰动土样取自武汉团结小区深基坑土。该土样 为灰褐色，为淤泥质粘土，含有少量有机物腐殖质。土样在经晒干，击碎后用2 m m 的细筛筛选，经过击实试验测得该样在击实4 0 下后，平均分3 层击实，可保持试 样的结构性、均匀性与原状土样相符。样直径约为3 8 c m ，高8 0 e r a ，土样的尺 寸及物理力学指标如下所示： 卜_ 图2 3 试样尺寸 ( 2 ) 试样饱和 采用抽气真空饱和法。将装有试样的饱和器置于抽气缸内缸边涂凡士林后 盖紧并开始抽气。当真空度达到o 9 5 大气压后，再继续抽两小时以上，然后开阀 放入清水并保持真空度稳定。待饱和器完全浸入水中后，停止抽气并解除真空， 让试样在抽气缸中静置1 0 小时以上。经测定，试样的饱和度均大于9 5 ，不需反 压饱和。 ( 3 ) 试样固结 本次试验所有试样采用等压围结，固结时间一般在2 4 小时以上。 湖北工业大学硕士学位论文 在各种应力路径的试验中，不同路径加载方案中固结压力不同。为使轴向应 力仉与试样保持良好接触，在试样固结过程中，需预加一定的压力，本次试验轴 向所施加的压力为5 n 。 ( 4 ) 试样剪切 由于采用了等应力增量比加载路径，因此普通三轴进行控制竖向应力的增量 与围压的增量应根据不同的k 值分别设置。首先将竖向荷载的加载速率调到 0 0 8 m m m i n ，当竖向应力达到某一特定值时，将围压增加至某一计算值，使 k ；毋a 0 3 保持某一定值。并以此加载至试样破坏。在控制围压的过程中，应 尽量避免人为因素的影响过大，其加载速率应保持与轴向加压的速率一致。对于 不同固结围压终值情况，其围压增量的取值应符合试验条件，不能过大也不能过 小，通过计算和验证，得到最佳的围压增量可参见表2 1 。 本试验在固结过程中为排水状态，在剪切过程中为不排水状态。 ( 5 ) 不同路径下试样破坏图 世 1 时试样 2 5 试验数据 图2 4 试样破坏图 k l 叫试样 在试验过程中，通过收集和整理十u 荚试验记录数据，甜州j r 九披路i 纠j 的 应力应变关系。 ( 一) 应力一应变关系曲线，见刚2 5 ； 1 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定一bj , 。i 材比k = 1 的 主应力差与轴向应变曲线( q ，) ； 2 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 2 时的 主应力差与轴向应变曲线( q 岛) ； 湖北_ t - 业大学硕士学位论文 3 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 3 时的 主应力差与轴向应变曲线( q ，) ； 4 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 4 时的 主应力差与轴向应变曲线( q ，) ： ( 二) 孔隙水压力轴向应变关系曲线，见图2 6 ； 1 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 1 的 孔隙水压力与轴向应变曲线( u s 。) ； 2 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 2 的 孔隙水压力与轴向应变曲线( u 。) ； 3 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 3 的 孔隙水压力与轴向应变曲线( u 岛) ； 4 、围压终值为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a 时，定应力增量比k = 4 的 孔隙水压力与轴向应变曲线( u ，) ； ( 三) 应力增量比世，1 和丘c1 时应力应变关系图，见图2 7 、图2 8 ； ( 四) k o 固结试验曲线，见图2 9 ； ( 五) 常规三轴固结不排水和排水试验，固结压力分别为5 0 k p a 、1 0 0 k p a 、 2 0 0 k p a 、3 0 0 k p a ，见图2 1 0 、图2 1 1 ； ( 六) 各向等压周结试验曲线，见图2 ，1 2 ； ( 七) 真三轴平面应变加荷试验曲线，见图2 1 3 。 ( 八) 普通三轴卸荷试验曲线，见图2 1 4 ； 勺 量 ； 荆 _ r 倒 州 05 1 01 52 0 2 5 轴向应变e 1r ) 蜘瑚唧郴姗姗鲫。 湖北工业大学硕士学位论文 5 0 0 舍4 0 0 兽3 型2 0 0 趟 抖| l o o 0 3 4 5 0 。0 喜裟 荆2 0 0 辩1 5 0 5 ： ( a ) k - - 2 051 01 52 0 轴向应变c l ( ) ( b ) k _ 3 01 02 0 3 0 轴向应变e 1 ( ) ( c ) k = d 1 0 2 03 0 轴向应变l ( ) ( d ) 图2 5 等鹰力增量比路径下s ，口试验曲线图 1 4 姗喜i螂啪瑚。 音量一d槲r避州 湖北工业大学硕士学位论文 7 0 耋 i 4 0 墨聊 蓁 1 0 0 ( a ) k 司 # 自鲤t l o o ( b ) k = 3 051 01 52 0 轴向应变c 1 ( ) ( c ) m 啪 啪舯 册 o 0 r鼍蔓幂 毛寻舳们o 音量)r醴*堑晶 湖北工业大学硕士学位论文 5 0 _ i o e 。3 0 _ r 目 芒2 0 鼍 串 协 0 轴自自；变 lf ) ( d ) 图2 6 等应力增量比路径下，一u 试验曲线图 。 量 一 r 幽 * 鼙 幕 田压5 0 k p a ( a ) 围压5 0 k p a 辅向应童c 1 ( ) ( b ) m m 舯帅盎皇v曾世*基军 湖北工业大学硕士学位论文 2 0 0 薹1 5 0 ： 苗l o o 薹5 0 高 0 圈压5 0 k p a 051 01 52 0 轴向应变t 1 ( ) ( c ) 图2 7 两种不同应力路径下e ，一“曲线图 围压5 0 k p a o51 01 5 轴舟应变e 1 ( ) ( a ) 围压5 0 k p a 0 5j 01 52 02 5 轴舟应变l ( ) ( b ) 1 7 季| 湖咖啪m m 如。 奄量)d制r毯拼 d)ff制r趟州 湖北工业大学硕士学位论文 5 0 0 重4 0 0 = 3 0 0 型2 0 0 错o o 0 围压5 0 k p a 5 1 01 5 2 0 轴向应变e 1 ( ) ( c ) 图2 8 两种不同等应力路径下，一g 曲线图 0 6 5 0 6 0 5 5 釜0 5 霎o 4 5 0 4 0 3 5 o 3 1 0 e - o 窖【p ) 曲线 1 0 01 0 0 01 0 0 0 0 羞载对数l o g ( p 图2 9 固结试验的p l g p 曲线 2 0 0 ，、1 5 0 星 丽1 0 0 r 型 抖15 0 1 ) 1 01 5 轴向应变1 ( ) ( a ) 一一s 一= 三茎：萎 ：n + 口”口4 二= = = ：漆= = = _ 湖北工业大学硕士学位论文 4 0 0 薹3 。o 一 祷2 0 0 r 籍l o o 0 4 0 0 奄3 0 0 兽 赫2 0 0 r 毯 州1 0 0 o 4 0 0 薹3 0 0 一 福2 0 0 r 错l o o 0 051 0 1 5 2 0 轴向应变1 ( ) ( b ) 05 1 0 1 52 0 轴向应变e 1 ( ) ( c ) 03691 2 轴向应变c l ( ) ( d ) 1 5 图2 1 0 常规三轴试验。q 试验曲线 湖北工业大学硕士学位论文 02 cl ( ) 4681 0 02 ( a ) e1 ( ) 4681 01 2 ( b ) l (