岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (11): 3090-3100.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0396

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

湛江结构性黏土在三维应力下的 力学特性与强度准则

刘炳恒1, 2,孔令伟1, 2,舒荣军1, 2,李甜果1, 2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室,湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学,北京 100049
  • 收稿日期:2021-05-13 修回日期:2021-07-18 出版日期:2021-11-11 发布日期:2021-11-12
  • 通讯作者: 孔令伟,男,1967年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事特殊土的力学特性与灾害防治技术研究。E-mail: lwkong@whrsm.ac.cn E-mail:liubingheng17@mails.ucas.ac.cn
  • 作者简介:刘炳恒,男,1995年生,博士研究生,主要从事特殊土的力学特性研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 41877281)。

Mechanical properties and strength criterion of Zhanjiang structured clay in three-dimensional stress state

LIU Bing-heng1, 2, KONG Ling-wei1, 2, SHU Rong-jun1, 2, LI Tian-guo1, 2   

  1. 1. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2021-05-13 Revised:2021-07-18 Online:2021-11-11 Published:2021-11-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41877281).

摘要: 为了探究湛江结构性黏土在三维应力状态下的力学特性以及结构性对其强度准则的影响,开展了一系列不排水条件下不同中主应力比b值等平均主应力p真三轴试验和平面应变试验。结果表明:p小于与大于结构屈服应力,整体上广义剪应力q-大主应变 曲线分别呈现为应变软化型与轻度应变硬化型;不同b值下的q- 曲线形态相近,但随b值增加,峰值点q对应的大主应变呈现减小的规律;且有效黏聚力随着b值增大而减小,有效摩擦角随b值增大而增大,平面应变试验有效黏聚力和摩擦角的值则介于b=0.25和b=0.50对应的有效黏聚力和摩擦角之间;受结构性的影响,湛江黏土在π面上的强度准则在p值小于结构屈服应力时接近于Lade-Duncan准则,而在p值大于结构屈服应力时更加接近基于Mises准则和Lade-Duncan准则的广义非线性强度理论;平面应变试验结果表明,湛江黏土在平面应变加卸载条件下破坏时的b值在0.18~0.29之间,破坏时的强度可以用基于广义Mises与Lade-Duncan平面应变强度准则的广义平面应变强度准则近似估计。

关键词: 湛江黏土, 强度准则, 结构性, 真三轴, 各向异性

Abstract: In order to investigate the mechanical properties of Zhanjiang structured clay in the three-dimensional stress state and the influence of structure on its strength criterion, a series of undrained true triaxial tests of different intermediate principal stress ratios, b-values, with equal mean principal stress, p-values, and undrained plane strain tests was carried out. The results are as follows. When p is less than or greater than the yield stress of the structure, the q- curves are strain softening and mild strain hardening type in general. The q- curves of true triaxial tests with different b-values are similar in shape. As b-value increases, the large principal strain corresponding to the q peak point shows the decreasing trend. Under different b-values, the effective cohesion decreases with increasing b-values, while the effective friction angle increases with increasing b-values. The effective cohesion and friction angle for the plane strain compression tests are between the effective cohesion and friction angle corresponding to b=0.25 and b=0.50. Influenced by the structure of clay, the strength criterion on π plane is applicable to the Lade-Duncan criterion when p-values are less than the yield stress of structure, while it is more applicable to the generalized nonlinear strength theory based on Mises criterion and Lade-Duncan criterion when p-values are greater than the yield stress of structure. For plane strain tests, the b-values of Zhanjiang clay under plane strain loading and unloading conditions are between 0.18 and 0.29 at failure, and the strength at failure can be approximated by the generalized plane strain strength criterion based on the general Mises and Lade-Duncan plane strain strength criterion.

Key words: Zhanjiang clay, strength criterion, structure, true triaxial test, anisotropy

中图分类号: 

  • TU 470
[1] 宋磊博, 亢倩倩, 杜时贵, 钟振, 王刚, 王兴开, 韩观胜, 赵金帅, . 基于表面微凸体磨损特征演化规律的节 理剪切强度各向异性机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2331-2343.
[2] 阙相成, 朱珍德, 牛子豪, 黄浩楠, . 不同截面柱状节理岩体变形及强度各向异性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2416-2426.
[3] 刘婕, 张黎明, 丛宇, 王在泉, . 真三轴应力路径花岗岩卸荷破坏力学特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2069-2077.
[4] 舒荣军, 孔令伟, 师文卓, 刘炳恒, 黎澄生, . 湛江结构性黏土自钻旁压试验的加载速率效应[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1557-1567.
[5] 汪华斌, 周宇, 余刚, 周博, 张爱军, . 结构性花岗岩残积土三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 991-1002.
[6] 时振昊, 黄茂松, 倪雨萍, . 基于颗粒间应变的饱和黏土小应变各向异性 非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1036-1044.
[7] 陈曦, 曾亚武, . 基于Grasselli模型的一个新的岩石节理三维粗糙度指标[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 700-712.
[8] 周超彪, 刘东, 姜清辉, . 拉剪作用下类岩石试样的力学 特性与损伤破坏机制[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3335-3344.
[9] 郝延周, 王铁行, 程磊, 金鑫, . 考虑干湿循环影响的压实黄土结构性本构关系[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 2977-2986.
[10] 郑方, 邵生俊, 佘芳涛, 袁浩, . 重塑黄土在不同基质吸力下的真三轴剪切试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 156-162.
[11] 胡安峰, 周禹杉, 陈缘, 夏长青, 谢康和, . 结构性土一维非线性大应变固结半解析解[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2583-2591.
[12] 姜景山, 左永振, 程展林, 潘家军, . 不同密度粗粒料强度特性的大型真三轴试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2601-2608.
[13] 邹宇雄, 马刚, 李易奥, 陈远, 周伟, 邱焕峰, . 抗转动对颗粒材料组构特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2829-2838.
[14] 陈昊, 胡小荣. 非饱和土三剪强度准则及验证[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2380-2388.
[15] 朱楠, 刘春原, 赵献辉, 王文静, . 不同应力路径下K0固结结构性黏土 微观结构特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1899-1910.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 沈 扬,周 建,龚晓南,刘汉龙,. 考虑主应力方向变化的原状软黏土应力应变性状试验研究[J]. , 2009, 30(12): 3720 -3726 .
[2] 李利平,李术才,张庆松. 岩溶地区隧道裂隙水突出力学机制研究[J]. , 2010, 31(2): 523 -528 .
[3] 张 文,王泽文,乐励华. 双重介质中的一类核素迁移数学模型及其反演[J]. , 2010, 31(2): 553 -558 .
[4] 李丽华,陈 轮,高盛焱. 翠湖湿地软土触变性试验研究[J]. , 2010, 31(3): 765 -768 .
[5] 胡亚元. 利用EVP模型确定堆载预压法的卸载时机[J]. , 2010, 31(6): 1827 -1832 .
[6] 章定文,韩文君,刘松玉. 初始应力各向异性状态下圆柱孔扩张机制分析[J]. , 2010, 31(S2): 104 -108 .
[7] 李克钢,侯克鹏,李 旺. 指标动态权重对边坡稳定性的影响研究[J]. , 2009, 30(2): 492 -496 .
[8] 洪 勇,孙 涛,栾茂田,郑孝玉,汪发武. 土工环剪仪的开发及其应用研究现状[J]. , 2009, 30(3): 628 -633 .
[9] 张乾兵,朱维申,李 勇,孙林锋,张 磊. 洞群模型试验中微型多点位移计的设计及应用[J]. , 2011, 32(2): 623 -628 .
[10] 李京爽,侯瑜京,徐泽平,梁建辉,张雪东,宋献慧. 砂土自由场地基水平垂直振动离心模拟试验[J]. , 2011, 32(S2): 208 -214 .