多轴应力下塑性混凝土大变形性能试验研究

通过单轴、双轴、常规三轴、侧压恒定和侧向位移恒定的真三轴试验，研究不同膨润土掺量下塑性混凝土的大变形性能。根据单向、二向和三向应力下塑性混凝土应力应变全曲线特征，总结膨润土掺量（0%、20%、40%和60%）和侧限条件等因素对塑性混凝土大变形性能影响规律。在此基础上引入峰值前变形参数D1和峰值后变形参数D2，力求客观反映膨润土掺量、侧限条件等因素对塑性混凝土峰值前后应力应变曲线特征的影响。此外，根据真三轴应力下塑性混凝土的体应变特征，研究塑性混凝土的扩容现象和第二主应力、膨润土掺量等因素对塑性混凝土扩容的影响规律。利用塑性混凝土试验得到的应力应变曲线，拟合其单轴及三轴应力下本构模型，并结合其峰值应变、峰值应变率、残余应变及弹强比等参数，初步总结柔性材料大变形的基本规律。

塑性混凝土是一种强度介于土与普通混凝土之间的柔性工程材料，由膨润土（粘土）替代普通混凝土中大部分水泥而形成的高性能混凝土。塑性混凝土防渗墙技术可以解决围堰、土石坝、堤防及人工湖等工程中渗漏问题，其具有受力性能好，成墙质量高，节省投资等诸多优点。然而，塑性混凝土理论研究滞后于工程应用，为更好推广其应用，开展多轴受压状态下塑性混凝土变形性能研究，为其健康运行提供理论基础和技术支持。.项目通过个3种水泥掺量（150、100和80kg/m3）、5种膨润土掺量下（膨润土为水泥用量的0、30、60、100和120%）3系列15组塑性混凝土基本性能试验，研究膨润土及水泥掺量对其基本力学性能的影响。结果表明，膨润土掺量为水泥20~30%为最佳。增加膨润土掺量可显著提高塑性混凝土的抗裂性能，降低其弹性模量和强度；增大水泥用量显著增加其弹性模量和强度，但对其抗裂性能影响较小。 .在此基础上，选取水泥用量为150kg/m3系列的5组塑性混凝土，开展了二轴、常规三轴、侧压恒定和侧向位移恒定真三轴压缩试验。.常规三轴试验结果表明，在围压作用下，塑性混凝土轴向应力-应变曲线与单轴压缩下的曲线差别明显。建立了割线模量与围压、单轴抗压强度和弹性模量之间的关系式，通过归一化处理后，拟合了常规三轴应力下塑性混凝土轴向应力-应变关系式。.真三轴试验结果表明，在侧压恒定的真三轴试验下，塑性混凝土抗压强度随侧压的增加而增大，体应变随轴压的增加呈现先增加后减小的特征，出现了扩容现象，扩容的起始点随第二主应力的增加而增大；在侧向位移恒定的真三轴试验下，抗压强度大幅度提高，可达单轴抗压强度的4.0~6.0倍，体应变随轴压的增加而增大，未出现扩容现象。.塑性混凝土峰值后变形及破坏特征与试验的侧限条件密切相关。在单向受压情况下，峰值后变形呈现软化特征；在侧压恒定的真三轴试验下，峰值后变形呈现理想塑化或近似塑化特征，试件的破坏方向与最小主应力方向一致；在侧向位移恒定的真三轴试验下，峰值后变形呈现硬化特征，试件的破坏主要表现为轴向过大的压缩变形。定义变形参数D2为1.5倍峰值应变对应点切线模量与峰值前0.3倍峰值应力对应点切线模量的比值。当D2＞0时，峰值后变形表现为硬化；当－0.1 ≤D2＜0时，峰值后变形表现为理想塑化或近似塑化；当D2＜－0.1时，峰值后变形表现为软化。