镍铁渣–黏土–水泥改性土力学特性试验及修正的邓肯–张模型

尹平保; 王书勤; 贺炜; 杨文斌; 杨铠波; 陈彦虎

doi:10.15961/j.jsuese.202100672

工程科学与技术 ›› 2022, Vol. 54 ›› Issue (05) : 93 -102. DOI: 10.15961/j.jsuese.202100672

镍铁渣–黏土–水泥改性土力学特性试验及修正的邓肯–张模型

尹平保, 王书勤, 贺炜, 杨文斌, 杨铠波, 陈彦虎

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摘要

为研究镍铁渣–黏土–水泥（FNSCC）改性土的力学特性，开展不同镍铁渣掺入比、含水率及养护时间下，FNSCC改性土不固结不排水三轴压缩试验，获得了不同工况下FNSCC改性土试样的应力–应变关系曲线及割线弹性模量，分析了其力学特性影响机理及破坏模式；基于试验结果，建立了适用于FNSCC改性土的修正邓肯–张本构模型。结果表明：FNSCC改性土的应力–应变曲线具有明显的应变软化特征；其峰值强度随含水率的增加先增大后减小，含水率约为15%的试样，鼓胀破坏特别明显；镍铁渣掺入比减小，FNSCC改性土峰值强度增大，随镍铁渣掺入比的增大，试样的破坏模式由鼓胀破坏向剪切破坏转变；随着养护时间增长，改性土试样破坏模式由鼓胀变形等塑性破坏向局部张裂等脆性破坏转变。FNSCC改性土的割线弹性模量随轴向应变增加而减小，轴向应变小于2%时，镍铁渣掺入比、含水率及养护时间对割线弹性模量的影响较大；当轴向应变大于2%，各因素对割线弹性模量的影响很小。修正的邓肯–张模型能较好地反映FNSCC改性土的应变软化现象；该模型中，参数m、n及?与围压近似呈线性关系，模型参数m受FNSCC改性土配比的影响最大，养护时间次之，含水率最小；由修正邓肯–张模型计算得到的曲线与实测曲线吻合较好，验证了该模型拟合参数的合理性。