花岗岩残积土扰动损伤规律及本构模型
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51808207
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0807.岩土与基础工程
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:黄明华; 朱姝; 刘鹏; 孙和美; 张品; 夏曌; 谢晟伟;
- 关键词:
项目摘要
Granite residual soils possess complex microstructures. Tunneling and deep excavation, however, will inevitably cause disturbance to surrounding soils. For granite residual soils, disturbance always lead to some microstructure damage and strength loss, therefore, result in large deformation/settlement, base/slope failure, and disaster chains in geotechnical practice. To date, the mechanisms of microstructure damage and its link to strength loss of granite residual soils is still unknown, and constitutive models that can bridge the gap between micro and macro are missing. Targeted at granite residual soils, therefore, this project launches a multiscale approach toward the microstructure evolution to the mechanical characteristics of granite residual soils under unloading conditions. The microstructure of granite residual soils including floc and soil pore distribution evolution during dynamic disturbance are firstly obtained. Based on the soil pore and floc distribution, soil structure state parameter and shear modulus, which could be used to predict the structure damaging and modulus reduction, are obtained. Through the rule of mixtures and poromechanics, a granite residual soil constitutive model is established based on the Adapted Modified Cam-Clay with Two Yield Surfaces model. The model is calibrated by triaxial compression test results and a unified parameter will be proposed to evaluate the structured soils’ disturbance degree. This research will provide valuable insights into foundation design and construction in granite residual soils.
花岗岩残积土是一种结构性很强的特殊土。在基坑开挖或盾构掘进过程中,由于开挖卸载的扰动,花岗岩残积土容易发生应变软化、结构破坏、刚度降低等工程问题。但是,目前对花岗岩残积土在卸载扰动下微观结构损伤的研究主要以定性描述为主,而且对其扰动后力学特性弱化的机理研究还处于探索阶段。因此,亟待清楚认识花岗岩残积土的扰动损伤规律并建立考虑其结构性的本构模型。本项目针对典型的花岗岩残积土展开微细观结构损伤和宏观力学特征分析与研究。通过量测残积土团粒粒径与孔隙结构在扰动前后及过程中的动态分布,建立损伤结构性参数与剪切刚度随扰动荷载弱化的函数表征残积土的结构损伤。基于混合物理论、双屈服面本构模型及孔隙介质力学的有效应力原理等,提出考虑残积土结构损伤的本构模型,揭示残积土结构损伤机理与力学特性弱化规律,并通过室内单元体实验验证本构模型的合理性。本项目研究将为结构性土地基设计施工提供技术支持。
结项摘要
本项目针对典型的花岗岩残积土展开微细观结构损伤和宏观力学特征分析与研究。在宏观尺度上,利用现场测试、室内固结试验、应力路径控制的三轴-弯曲元测试技术研究了残积土强度与小应变刚度力学特性与扰动规律。同时在不同应力水平和扰动状态下,选取了典型的残积土试样,利用SEM和TEM定性分析了结构性土的微观结构与组构特征,利用X-CT定量研究了土颗粒扰动前后的空间形态与分布,利用 NMR技术定量研究了土样扰动前后及过程中孔隙结构群分布的变化规律,利用DLS技术量测了扰动前后及过程中土团粒的粒径分布。建立了残积土宏观力学属性与其微观结构演化的定性关系。在理论分析方面,根据微观实验结果提出了孔隙群与颗粒粒径动态分布函数描述结构性土的结构扰动与损伤过程,通过量测残积土团粒粒径与孔隙结构在扰动前后及过程中的动态分布,建立了损伤结构性参数与剪切刚度随扰动荷载弱化的函数表征残积土的结构损伤。基于双屈服面本构模型及孔隙介质力学的有效应力原理,提出了考虑残积土结构损伤的本构模型,揭示了残积土结构损伤机理与力学特性弱化规律,并通过室内单元体实验验证本构模型的合理性。本项目研究将为结构性土地基设计施工提供技术支持。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Pore-scale model for estimating the bimodal soil-water characteristic curve and hydraulic conductivity of compacted soils with different initial densities
估算不同初始密度压实土双峰土水特征曲线和导水率的孔隙尺度模型
- DOI:10.1016/j.enggeo.2019.105199
- 发表时间:2019-10-03
- 期刊:ENGINEERING GEOLOGY
- 影响因子:7.4
- 作者:Chen, Ren-Peng;Liu, Peng;Kang, Xin
- 通讯作者:Kang, Xin
路基煤矸石填料土-水特征曲线试验研究
- DOI:10.16285/j.rsm.2019.0372
- 发表时间:2020
- 期刊:岩土力学
- 影响因子:--
- 作者:陈仁朋;王朋飞;刘鹏;程威;康馨;杨微
- 通讯作者:杨微
A novel approach to model the batch sedimentation and estimate the settling velocity, solid volume fraction, and floc size of kaolinite in concentrated solutions
一种模拟批量沉降并估算浓缩溶液中高岭石的沉降速度、固体体积分数和絮凝体尺寸的新方法
- DOI:10.1016/j.colsurfa.2019.123647
- 发表时间:2019-10-20
- 期刊:COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
- 影响因子:5.2
- 作者:Kang, Xin;Xia, Zhao;Yang, Wei
- 通讯作者:Yang, Wei
高铁路基粗颗粒土非饱和水力学及微观特性研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:岩土工程学报
- 影响因子:--
- 作者:刘鹏;康馨;陈卓;陈仁朋
- 通讯作者:陈仁朋
Effects of Drying-Wetting Cycles on the Mechanical Behavior of Reconstituted Granite-Residual Soils
干湿循环对重构花岗岩残积土力学性能的影响
- DOI:10.1061/(asce)mt.1943-5533.0003272
- 发表时间:2020-08
- 期刊:Journal of Materials in Civil Engineering
- 影响因子:3.2
- 作者:Peng Liu;Ren-Peng Chen;Kai Wu;Xin Kang
- 通讯作者:Xin Kang
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其他文献
高放废物深地质处置库蒙脱土对铀酰的吸附阻滞行为: 分子模拟研究
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:岩土工程学报
- 影响因子:--
- 作者:杨微;陈仁朋;康馨;Ali Zaoui
- 通讯作者:Ali Zaoui
茶树 N-甲基转移酶基因启动子克隆及功能分析
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:茶叶科学
- 影响因子:--
- 作者:刘平;任秋婧;康馨;张媛媛;林晓蓉;李斌;高雄;陈忠正
- 通讯作者:陈忠正
旧水泥板沥青加铺层ldquo;黑白rdquo;层间失稳性破坏
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:Journal of Traffic and Transportation Engineering
- 影响因子:--
- 作者:刘凯;王芳;康馨
- 通讯作者:康馨
基于分子动力学模拟技术的黏土矿物微观行为研究应用
- DOI:10.11779/cjge2019s1046
- 发表时间:2019
- 期刊:岩土工程学报
- 影响因子:--
- 作者:杨微;陈仁朋;康馨
- 通讯作者:康馨
RNAi沉默CsHB1降低茶树叶片愈伤组织咖啡碱积累
- DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0242
- 发表时间:2020
- 期刊:园艺学报
- 影响因子:--
- 作者:康馨;刘平;马雯慧;张媛媛;林晓蓉;李斌;陈忠正
- 通讯作者:陈忠正
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