微观尺度下州桥遗址土干缩劣化机理分析
作者:岳建伟; 黄轩嘉; 赵丽敏; 王自法
更新时间:
土遗址是一个特殊的研究对象。利用土样结构探讨干缩裂隙的演化规律,对土遗址的合理保护具有重要意义。为了研究州桥遗址土的干缩变形特性,进行了室内干缩试验。为了进一步揭示土样干缩开裂和表面张力变化的内在机理,引入了表面张力梯度参数。基于SEM图片,在ABAQUS软件中建立了中建立州桥遗址土壤的微观模型,并对裂缝演化进行了模拟。结果表明,土样裂缝的演化过程可概括为:拉应力场、单一主裂缝、次生水平裂缝和第三系深裂缝,以及裂缝网络的形成。拉应力场和单个主裂纹的持续时间较长,而次级水平裂纹和第三级深裂纹的持续时间较短。裂纹类型的机理可归纳为三种形式:局部剪切、局部拉伸和局部混合拉伸剪切。随着裂纹的发展,它逐渐由拉伸力发展为混合拉伸剪切力,主裂纹垂直于应力面向外延伸。由于水分子迁移路径的长度不同,上层土样比深层土样更容易产生较大的收缩变形,并导致深层裂缝的发展。随着水分运移路径的稳定,水平裂缝成为土样裂缝发育的主要因素。对裂缝速率玫瑰图的分析表明,土样上部的裂缝速率普遍低于下部,裂缝大多集中在90和270方向,归一化结果表明,该模型能更好地反映州桥遗址土微损伤的产生、演化和发展。研究结果对州桥遗址土体裂缝的修复和防护具有参考意义。