导　　师： 谷任国;周红星

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 土体介质是地质循环作用下由固体颗粒、孔隙液体和孔隙气体组成的多相地质材料,土体不同尺度土颗粒之间形成的复杂微细观结构和组构以及各相物质之间的相互协作用,导致土体在不同尺度结构层次呈现不同的物理机制和力学响应,突显土体强度和变形特性的多层次耦合和跨尺度演化效应。本文采用采用理论分析和试验研究相结合的方法探讨土体介质的多尺度耦合力学特性。其中,理论分析阐述土体尺度效应物理力学机制并建立能够预测和模拟土体多尺度流动应力的力学模型,得出含有尺度效应的土体胞元模型理论框架体系,并结合试验分析,研究土体不同尺度体现出的颗粒特性对土体宏观强度的影响,并通过试验结果求解力学模型参数,在理论分析和试验研究的基础上,将理论预测值与试验结果比较来验证土体多尺度流动应力的力学模型的正确性和适用性。本文理论研究与试验分析取得的主要成果如下:(1)土体颗粒之间的相互作用力主要为粘聚效应还是摩擦效应与土体颗粒的微重比有关。当颗粒粒径较小时,土体颗粒之间微重比较大,颗粒之间的作用力主要为微观作用力,体现粘聚效应;随着颗粒粒径的增大,土体颗粒之间微重比减小,颗粒间微观作用力逐渐减弱,宏观层面的重力作用逐渐增强,体现出摩擦效应。(2)基于MSG理论,引入了等效应变梯度、协调微裂纹密度以及内禀尺度三个参数,并给出了三个参数的物理意义,从能量角度推导了“基体-加强颗粒”土体胞元模型的土体流动应力公式,为土体胞元模型对包含加强颗粒的土体的屈服强度进行理论预测奠定了理论基础。(3)制备了一系列具有不同加强颗粒组合的土体胞元模型试样,分别进行了直接快剪试验、三轴压缩试验以及无侧限压缩试验。试验结果表明体分比以及粒径对土体胞元模型试样的应�

关 键 词： 微重比 土体胞元模型 颗粒尺度效应 多尺度理论模型 临界体分比 临界粒径 本构模型

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