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第1章 绪论 1

1.1 原状取土研究现状 2

1.1.1 产生扰动的因素 2

1.1.2 取土器的使用现状 3

1.1.3 取土器贯入扰动理论研究 3

1.1.4 有限元法 6

1.2 软黏土取土对周围土体的扰动影响 7

1.2.1 取土技术发展概况 7

1.2.2 取土器的基本技术参数 9

1.2.3 取土方法 11

1.2.4 土样扰动程度的评价方法 12

1.2.5 减小土样扰动影响的室内试验方法 13

参考文献 14

第2章 取土贯入引起扰动的理论分析 17

2.1 半无限土体球孔扩张引起的位移解 18

2.1.1 基本假定 18

2.1.2 求解思路 18

2.1.3 模型建立及求解过程 18

2.1.4 位移场表达式 19

2.2 取土器贯入土体引起的应变解 20

2.2.1 基本假定 20

2.2.2 求解思路 20

2.2.3 模型建立及求解过程 20

2.3 取土器贯入土体扰动分析 25

2.3.1 扰动分析的理论方法比较 25

2.3.2 中心线上土体单元应变变化分析 25

2.3.3 中心线上土体单元竖直应变影响因素分析 27

参考文献 28

第3章 取土贯入的数值模拟及参数分析 29

3.1 有限元分析取土贯入过程的主要问题 29

3.1.1 变形问题和非线性问题 29

3.1.2 接触问题 30

3.1.3 本构关系问题 32

3.1.4 荷载施加问题 33

3.2 取土贯入过程的数值模拟分析 34

3.2.1 基本假设与计算简图 34

3.2.2 模拟结果分析 34

3.3 取土器参数影响分析 39

3.3.1 径厚比D／t和面积比Ca与轴线上最大压缩应变的关系 39

3.3.2 刃角与轴线上最大压缩应变的关系 41

3.3.3 摩擦系数与轴线上最大压缩应变的关系 41

参考文献 42

第4章 取土器改进设计及试验注意事项 43

4.1 取土器的改进 45

4.1.1 取土器参数影响 45

4.1.2 取土器改进方案 46

4.1.3 改进设计评价 49

4.2 取土及试验注意事项 52

4.2.1 取样时的注意事项 52

4.2.2 制样时的注意事项 54

4.2.3 试验时的注意事项 56

参考文献 57

第5章 取土器贯入引起的土体变形试验研究 58

5.1 粒子图像技术研究现状 58

5.1.1 粒子图像测速技术 58

5.1.2 基本原理 58

5.1.3 粒子图像技术在岩土工程中的应用 59

5.2 试验装置及试验方案 60

5.2.1 试验装置 60

5.2.2 半模取土器贯入试验方案 62

5.3 干砂状态下土体扰动变形分析 63

5.3.1 标准砂基本特性 63

5.3.2 螺距标定试验 64

5.3.3 像素标定试验 66

5.3.4 土体变形矢量分析 68

5.3.5 土体剪应变分析 73

5.3.6 取土器轴线处土体变形分析 80

5.3.7 土体扰动变形影响因素分析 85

5.3.8 横截面上土体变形规律分析 89

5.3.9 内衬材料对轴线处土体变形的影响 90

5.4 饱和砂状态下土体扰动变形分析 92

5.4.1 像素标定试验分析 93

5.4.2 土体变形矢量分析 94

5.4.3 土体剪应变分析 96

5.4.4 取土器轴线处土体变形分析 99

5.5 黏土状态下土体扰动变形分析 102

5.5.1 试验土样 102

5.5.2 土样液塑限试验 103

5.5.3 土样击实试验 103

5.5.4 重塑土样制备 104

5.5.5 像素标定试验 106

5.5.6 土体扰动变形分析 106

5.5.7 土体剪应变分析 109

5.6 取土器贯入土体表面三维变形试验研究 110

5.6.1 PIV技术三维应用 110

5.6.2 土体三维变形分析流程 111

5.6.3 土体砂三维变形重组与分析 118

参考文献 119

第6章 基于透明土的取土器贯入试验研究 121

6.1 透明土制备基本原理 121

6.2 透明土的制备 122

6.2.1 模拟自然土颗粒材料 122

6.2.2 模拟孔隙流体材料 122

6.2.3 透明土制备过程 123

6.2.4 制样过程中需要注意的问题 125

6.3 激光散斑技术 126

6.4 试验装置及试验方案 127

6.4.1 试验装置 127

6.4.2 试验方案 128

6.5 轴线处土体扰动变形分析 129

6.6 土体扰动变形影响因素分析 132

6.6.1 像素标定试验 132

6.6.2 3档贯入速率土体扰动变形分析 133

6.6.3 4档贯入速率土体扰动变形分析 135

6.6.4 取土器内径对扰动变形影响分析 136

6.6.5 贯入速率对扰动变形影响分析 137

参考文献 138

第7章 土样质量评价及减小扰动措施 139

7.1 取土扰动对土样的影响 139

7.1.1 对土样的残余有效应力和饱和度的影响 139

7.1.2 对土样的强度特性的影响 140

7.1.3 对土样固结特性的影响 142

7.2 取土扰动的评价指标 143

7.2.1 取土扰动的现场判别 143

7.2.2 取土扰动的室内评价方法 143

7.3 改进的敞口薄壁取土器 146

7.3.1 背景 146

7.3.2 改进的敞口薄壁取土器 147

7.4 现场取土质量评价 150

7.4.1 盐城电厂扩建工程取土质量分析 151

7.4.2 天津北疆发电厂工程和南京梅山能源工程取土质量评价 154

7.4.3 改进的薄壁取土器取土质量分析 157

7.5 引起土样扰动的原因及预防措施 158

7.5.1 引起土样扰动的因素 158

7.5.2 减小扰动的室内试验方法 159

7.5.3 预防和减小机械扰动的措施 162

参考文献 164

索引 165