中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
黏性土体不排水抗剪强度原位测试方法对比研究

文献类型:学位论文

作者王和博
答辩日期2025-05-23
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点北京
导师漆文刚
关键词不排水抗剪强度 CEL方法 应变软化 应变速率 黏土
学位专业流体力学
其他题名Comparative study on in-situ testing methods for undrained shear strength of cohesive soil
英文摘要

随着全球能源需求的持续增长,浅海油气资源逐渐枯竭,海洋工程向深水及 超深水领域拓展,准确评估海洋土体的力学特性成为保障工程安全的关键。其中, 黏性土的不排水抗剪强度直接影响海底基础、管道和锚固系统的稳定性,但由于 不同原位测试方法(十字板剪切试验(VST)、圆锥贯入试验(CPT)、T-bar贯入 试验(TPT)和球型贯入试验(BPT))在实际应用中存在显著差异。这些差异一 方面源于测试方法的原理不同,另一方面则与土体的率效应、软化效应以及破坏 模式的复杂性密切相关。因此,如何统一评估这些方法的可靠性并揭示其内在关 联,成为工程实践中亟待解决的问题。为此,本研究使用耦合欧拉-拉格朗日(CEL) 方法进行了一系列大变形有限元分析,通过Fortran语言编写用户自定义子程序 (VUSDFLD)实现了修正的Tresca模型,引入了应变软化和原位剪切强度的应 变率效应。通过一系列灵敏度分析验证的数值模型具有高可靠性,准确捕捉了不 同测试方法的测试过程中的响应。结果表明,在十字板剪切试验的模拟中,随着 转动角度的增大等效塑性应变区域逐渐从方形发展为圆形。对于贯入试验(CPT、 TPT 和BPT),模拟结果揭示了不同的破坏模式:BPT和TPT在贯入过程中依次 经历开放空腔、封闭空腔和全流三个阶段,而CPT的塑性变形区域相对较小, 但是影响范围内产生了相对较大的等效塑性应变,这些差异直接影响了各测试方 法的解译结果。通过对不同测试方法的横向对比,研究发现,在不考虑软化效应 和率效应的情况下,BPT和TPT在土体强度较高时难以形成全流机制,其解译值比初始抗剪强度低约15%,CPT和VST的阻力系数在很大程度上不受剪切强 度的影响。引入率效应和软化效应后,TPT、BPT和VST的解译强度普遍降低 4%-5%,但CPT的解译强度(sut)却反常地增加了13.5%。此外,在单独考虑应变 软化的影响时,在不同的软化参数条件下,CPT的强度折减比NS/N0(76%-100%) 明显高于TPT、BPT和VST的强度折减比NS/N0(65%-88%),证明了CPT在所 研究的四种测试方法中受应变软化的影响最小

语种中文
源URL[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/100910]  
专题力学研究所_流固耦合系统力学重点实验室(2012-)
推荐引用方式
GB/T 7714
王和博. 黏性土体不排水抗剪强度原位测试方法对比研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025.

入库方式: OAI收割

来源:力学研究所

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。