岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 485-491.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0410

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

部分排水条件下饱和黏土 渐近状态本构模型研究

刘家顺1, 2,王来贵3,张向东1,杨建军1,孙嘉宝1   

  1. 1. 辽宁工程技术大学 土木工程学院,辽宁 阜新 123000; 2. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221116; 3. 辽宁工程技术大学 力学与工程学院,辽宁 阜新 123000
  • 收稿日期:2019-02-25 修回日期:2019-05-08 出版日期:2020-02-11 发布日期:2020-02-08
  • 作者简介:刘家顺,男,1986年生,博士,讲师,主要从事土力学与地基基础方面的教学与研究
  • 基金资助:
    中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金课题(No. SKLGDUEK1914);国家自然科学基金(No. 51774166);辽宁省自然科学基金指导项目(No. 20180551162)

An asymptotic state constitutive model for saturated clay under partial drainage

LIU Jia-shun1, 2, WANG Lai-gui3, ZHANG Xiang-dong1, YANG Jian-jun1, SUN Jia-bao1   

  1. 1. School of Civil Engineering , Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China; 2. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China; 3. School of Mechanics & Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China
  • Received:2019-02-25 Revised:2019-05-08 Online:2020-02-11 Published:2020-02-08
  • About author:LIU Jia-shun, male, born in 1986, PhD, Lecturer, mainly engaged in the teaching and research of soil mechanics and foundation. E-mail: liujiashun000@163.com
  • Supported by:
    This work was supported by the Program of State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology (SKLGDUEK1914), the National Natural Science Foundation of China (51774166) and the Natural Science Foundation Guidance Project of Liaoning Province(20180551162).

摘要: 为研究排水边界条件对饱和黏土强度特性的影响,利用GDS-DYNTTS动三轴仪开展了饱和黏土的不排水试验和自由排水试验。采用控制体应变与轴向应变增量比 的方法进行了部分排水条件下饱和黏土的强度特性试验,从孔隙水压力、p'-q平面的有效应力路径和渐近状态特性等方面研究了排水边界条件对饱和黏土力学特性的影响。基于渐近状态特性和剪胀特性,将应变增量比 引入应力路径本构模型,建立了饱和黏土渐近状态本构方程。通过与孔压、有效应力路径试验结果的对比验证了模型的合理性。试验结果表明:饱和黏土的应变增量比 应小于0.3;排水条件影响正常固结黏土剪胀性的发挥程度、有效应力路径以及土的抗剪强度大小。随着应变增量比 的增大,饱和黏土的孔隙水压和有效应力比减小而强度增大。试验后期,饱和黏土试样长期处于临界状态,改变排水条件可抑制或加速土体的破坏。

关键词: 土力学, 饱和黏土, 部分排水, 应变增量比, 强度

Abstract: A series of undrained, partially drained and completely drained triaxial tests were carried out to investigate the influence of drainage boundary conditions on the strength characteristics of saturated clay. The partially drained tests were carried out by controlling the strain increment ratio of the volume and axial strains. The tests investigated the influence of drainage boundary conditions on the mechanical properties of saturated clay including the pore water pressure, the effective stress path and the asymptotic behavior of the p-q plane. Based on the asymptotic state and dilatancy characteristics, an asymptotic state constitutive model for saturated clay was established by introducing the strain increment ratio into the stress path constitutive model. The comparison between experimental results of pore water pressure and effective stress path and simulations demonstrates a good predictive ability of the model. The test results show that the strain increment ratio of saturated clay should be less than 0.3. The drainage condition affects the dilatancy of normal consolidated clay, the effective stress path and the shear strength of soil. With the increase of the strain increment ratio, the pore water pressure and the effective stress ratio of saturated clay decrease but the strength increases. The saturated clay specimen will be in a critical state for a long time, and the change in drainage conditions can inhibit or accelerate the failure of the soil.

Key words: soil mechanics, saturated clay, partial drainage, strain increment ratio, strength

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