南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区河漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等6类新近沉积土的自振柱试验，详细地探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比λ的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G／Gmax-γ和λ-γ曲线变化范围的对比，结果表明，不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析，给出了南京及其邻近地区6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值，对实际工程具有一定的借鉴作用。     

苏南地区新近沉积土的动力特性研究

苏南地区场地土主要为漫滩相、湖沼相或冲湖相新近沉积软弱土，结构松散，沉积零乱，成分复杂，饱水可液化粉细砂层及粉土层较为发育，在地震或动力荷载的作用下有可能发生软土震陷或砂土液化。本文通过对苏南地区淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉细砂互层土、粉土、粉砂、细砂和中粗砂等八类新近沉积土155个原状土样、历时4年的试验研究，首次给出了苏南地区八类新近沉积土的动剪切模量比和阻尼比随剪应变幅值变化的平均拟合曲线及其参数的推荐值，该成果有利于加深对苏南地区新近沉积土动力特性的认识。     

苏南地区新近沉积土的动力特性研究

苏南地区场地土主要为漫滩相、湖沼相或冲湖相新近沉积软弱土,结构松散,沉积零乱,成分复杂,饱水可液化粉细砂层及粉土层较为发育,在地震或动力荷载的作用下有可能发生软土震陷或砂土液化。本文通过对苏南地区淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉细砂互层土、粉土、粉砂、细砂和中粗砂等八类新近沉积土155个原状土样、历时4年的试验研究,首次给出了苏南地区八类新近沉积土的动剪切模量比和阻尼比随剪应变幅值变化的平均拟合曲线及其参数的推荐值,该成果有利于加深对苏南地区新近沉积土动力特性的认识。     

江苏长江以南地区新近沉积土动剪切试验研究

江苏长江以南地区指南京、苏州、无锡、常州和镇江等行政区域,在长江沿江经济发展及城市一体化战略中发挥着重要作用.根据土的区域性、沉积环境的相似性,通过对江苏长江以南地区六类新近沉积土378个原状土样、历时6年的试验研究,基于Martin-Davidenkov模型和作者提出的阻尼比经验公式,给出了这六类新近沉积土的动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D与剪应变幅值γ的关系曲线及模型参数;试验结果表明具有结构性的粉质粘土与粉细砂互层土、砂土具有独特的动力特性.这些成果已应用于该地区跨江大桥、轨道交通和电力设施等重大工程场地的地震安全性评价工作;同时,该成果有利于加深对江苏长江以南地区新近沉积土动力特性的认识.     

厦门常规土动力特性的试验分析

通过对厦门淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、残积土等五类常规土的共振柱试验,详细地探讨了围压大小、土的性质对这五类常规土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响。通过试验和理论分析,给出了厦门五类常规土在不同围压下的G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量地给出围压对这五类常规土G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的影响规律,对实际工程具有一定的借鉴作用。     

江苏长江以南地区新近沉积土动剪模量和阻尼比的试验研究

本文通过对江苏长江以南的南京六类新近沉积土122个原状土样和苏、锡、常及镇江八类新近沉积土155个原状土样历时4年的试验研究,首次给出了南京和苏、锡、常及镇江新近沉积土的动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D随剪应变幅值γ变化的平均拟合曲线及其参数的推荐值。该成果有利于加深对江苏长江以南地区新近沉积土动力特性的认识,对该地区一般工程建设场地的地震安全性评价工作具有借鉴和参考价值。     

新近沉积土的动剪切模量和阻尼比试验研究

江苏沿海地区由于特殊的地理位置优势以及经济的快速发展,港口码头、风力发电厂等重大工程不断新建.土的动剪切模量和阻尼比是重大工程进行抗震设计所必须的基础性数据.该地区的地层受晚更新世以来三次海侵的影响,普遍分布有厚度较大的海相地层.使用南京工业大学岩土工程研究所自行研制的GZZ-1型自振柱仪,结合重大工程建设,历时3年,对不区分陆、海相沉积的淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、细砂等5类新近沉积土以及海相沉积的粉质粘土、粉土和细砂等3类新近沉积土共134个原状土样,进行了土的动剪切模量比和阻尼比的试验研究,结果表明:采用Martin - Davidenkov模型和陈国兴等建议的阻尼比经验公式拟合江苏沿海地区新近沉积土的动剪切模量比G/Gmax和阻尼比λ与剪应变幅值γa的关系曲线是合适的,给出了各类土G/Gmax～γa和λ～γa关系曲线经验公式的参数值;通过对比海、陆相沉积的粉质粘土、粉土和细砂等3类土的试验结果发现:海、陆相沉积的粉质粘土的动剪切模量比和阻尼比十分接近,而海、陆相沉积的粉土和细砂的动剪切模量比和阻尼比存在较大的差别.     

泉州地区典型土动剪切模量及阻尼比的试验研究

通过对泉州地区淤泥、粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层土、残积土等4类典型土的共振柱试验,详细探讨围压大小、土的性质对这4类典型土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响。通过试验和理论分析,给出泉州地区这4类典型土在不同围压下G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量给出围压对这4类典型土G/Gmax和λ/...     

南海海域饱和粉土动剪切模量和阻尼比试验研究

为探究南海海域饱和粉土的动力变形特性,利用GCTS循环三轴仪对琼州海峡饱和粉土进行了分级循环加载试验,研究了有效围压σ′_3c和相对密度D_r对饱和粉土动剪切模量G和阻尼比λ特性影响,并与陆域粉土以及砂土进行了比较。试验结果表明：在同一应变水平下,随着σ′_3c的增大,G逐渐增大,G/G_max～γ _a曲线逐渐抬高,λ～γ _a增长曲线逐渐降低;随着D_r的增加,G逐渐增大,G/G_max、λ～γ _a曲线变化不大;南海海域的饱和粉土动的G/G_max、λ～γ _a曲线的发展规律与陆域粉土以及砂土的基本一致,为此给出了饱和粉土的G/G_max、λ～γ _a曲线预测模型。     

基于Davidenkov骨架曲线的土体动力本构关系及其参数研究

以描述土体一维动应力-应变幅值关系的Davidenkov骨架曲线为基础,采用Mahing法则,构造了土体加载再卸载的一维动应力-应变关系滞回曲线;采用破坏剪应变幅上限值作为分界点,对Davidenkov骨架曲线用分段函数法进行修正,纠正了Davidenkov骨架曲线随着剪应变幅值的增大而不能趋近于破坏剪应力上限值的缺点;对修正后的Davidenkov骨架曲线和所构造的加载再卸载一维动应力-应变关系滞回曲线,推导了阻尼比的计算公式。讨论了Davidenkov模型参数值的变化对动剪切模量比G/Gmax–γ曲线和阻尼比D–γ曲线形状的影响规律,提出了综合考虑土的G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的Davidenkov模型参数拟合方法,并采用该方法给出了南京及其邻近地区各类土的G/Gmax–γ和D–γ曲线的Davidenkov模型参数的拟合值,结果表明:与常规拟合法的拟合结果相比,本文拟合法对G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的拟合结果更加合理,尤其是阻尼比D–γ试验曲线的拟合结果。     

苏州第四纪沉积土动剪切模量比和阻尼比试验研究

通过深入分析苏州第四纪土的海相、陆相沉积环境及土层分布特征, 对苏州第四纪土 311 个原状土样进行了土的动剪切模量比和阻尼比试验研究 ,结果发现：海侵作用和土层深度对苏州第四纪各类土的动剪切模量比、阻尼比与剪应变幅值关系曲线的影响有明显差异,深度 0 ～ 30 m 的海相黏土动剪切模量比和阻尼比曲线分别低于和高于陆相黏土的曲线,深度 30 ～ 100 m 的海相黏土动剪切模量比和阻尼比曲线分别高于和低于陆相黏土的曲线;土 层深度对海相黏土、粉质黏土和海、陆相粉细砂的动剪切模量比曲线 以及对海相黏土、粉质黏土和陆相粉细砂的阻尼比曲线的影响较为明显;对黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂按土层深度 0 ～ 30 m 和 30 ～ 100 m 以及淤泥质土、中粗砂不区分土层深度,给出了苏州第四纪各类土的动剪切模量比和阻尼比曲线经验关系的拟合参数值及其平均关系曲线推荐值。     

沉积相和深度对第四纪土动剪切模量和阻尼比的影响

依据苏州第四纪地层特点,使用GCTS循环三轴试验仪对取自典型钻孔剖面100 m以浅的40个原状土样进行了剪应变10~(-5)~10~(-2)量级的动剪切模量和阻尼比试验,研究了土的沉积环境、深度和土类对土体的规准化动剪切模量比G/G_(max)和阻尼比λ的影响。当剪应变g1×10~(-4)时,G/G_(max)折减很小,土体处于非线性弹性状态。沉积相、土层深度和土类对苏州第四纪地层土的G/G_(max),l与g关系曲线的影响有明显差异。相同沉积相的同类土,土层深度越深,G/G_(max)随g增长而衰退越慢,l越小;深度相近的同类土,滨海相土比河泛相土具有更为明显的非线性,而滨海相土的l略高于河泛相土。沉积相相同、深度相近时,粉砂、粉质黏土、黏土的G/G_(max)随g增长而衰退的速率依次减慢;应变水平相同时,粉砂的l最小,粉质黏土的次之,黏土的最大。     

深层海床粉质黏土动剪切模量和阻尼比试验研究

利用英国GDS公司研制的空心圆柱扭剪仪,采用应变控制,对琼州海峡海床埋深超过100m的粉质黏土进行动三轴试验,研究有效围压、塑性指数对其动剪切模量Gd和阻尼比的影响。研究发现:在相同条件下塑性指数越大动剪切模量越小,而阻尼比变化规律不明显;根据塑性指数IP、孔隙比e和有效围压σ0’建立了适合计算深层海床粉质黏土最大动剪切模量的经验公式,拟合出模量衰减曲线Gd/Gdmax-γd和阻尼比增长曲线λ-γd的经验公式并给出其上、下包络线拟合参数值。     

季冻区典型土类动剪切模量阻尼比计算方法

采用专门设计的低温共振柱仪进行试验研究,研究典型土类动剪切模量阻尼比随负温的变化规律及计算方法。提出温度影响系数的概念,并以较为符合实际的固结压力和冻结过程,完成了黏土、粉土与砂土在常温及不同负温下的动力试验,给出了这3种典型土类不同负温下初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比的计算公式。结果表明:无论何种土类,负温对其初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比都有重要影响,相应的温度修正系数按Boltzmann与指数函数变化,均在0℃到-6.0℃快速变化之后趋于平缓,但变化程度和修正公式中的参数均与土类有关;随温度降低,3种土类初始剪切模量增长十分显著,完全冻结黏土、粉土和砂土分别为常温土初始模量的50倍、25倍和13倍;随温度降低,3种土类参考剪应变降低十分显著,但完全冻结后3种土的动剪切模量降低程度接近;随温度下降,3种土类最大阻尼比均显著减小,完全冻结后的黏土最大阻尼比降幅最大,砂土降幅最小,粉土居中。3种典型土类负温下动剪切模量阻尼比修正公式,其反映的现象和规律与国际上近期成果定性相符。     

考虑阻尼修正的Pyke滞回模型研究

阻尼比反映了土体滞回耗能的特性,是土的重要动力特性参数。土的滞回本构模型能同时真实反映土的动剪模量衰减和阻尼比非线性变化特性,是保证场地及土–结构体系动力响应分析精确度的关键。针对经典的Pyke滞回本构模型,基于文献实测的动剪模量曲线和阻尼比曲线,研究了其对土体阻尼比的预测精确度,发现Pyke模型在大应变幅值时将显著高估土的阻尼比。针对此缺陷,结合前人提出的基于阻尼的滞回曲线方程和Pyke模型加卸载准则,提出了考虑阻尼修正的D-Pyke滞回模型。该模型假设双曲线形滞回曲线的饱满程度由形状系数确定,而后者则由当前加载曲线的滞回应变幅值所对应的实测阻尼比确定。滞回曲线的应变幅值与应力幅值之间通过骨架曲线相互关联,而应力幅值则由Pyke所建议的加卸载准则确定。通过针对粉质黏土的循环单剪试验结果,验证了D-Pyke模型相比于Pyke模型能够更为合理地同时模拟土的非线性动剪模量和阻尼比特性。模型同时继承了Pyke模型能更好地模拟土的循环加载棘轮效应、加卸载准则简单的优点,可为随机动力荷载作用下土体响应问题分析提供合理的本构行为模拟。     

福州市区粉质黏土动剪切模量与阻尼比试验研究

通过共振柱试验给出福州市区粉质黏土在动荷载作用下的剪切模量G、阻尼比λ,详细探讨了应变幅值γ、固结应力对试验结果的影响。结合理论分析,给出福州市区粉质黏土G/Gmax和λ随γ变化的拟合曲线及其参数,并与推荐值和规范值进行对比。结果表明:①G/Gmax-γ关系中,规范值给出的G/Gmax最低,试验值最高;在大、小剪应变时,试验值、规范值、推荐值三者给出的数值相近,但在中等剪应变时,三者相差较大,如在剪应变γ为10-4时,试验值和推荐值相差近5%,试验值和规范值相差近20%;②λ-γ关系中,试验值最大,推荐值和规范值相近,在剪应变γ为10-4时,三者阻尼比相差近50%,说明黏性土阻尼离散性较大。试验成果对本地区和东南沿海相似地质环境地区实际工程具有一定的借鉴作用。     

山西粉土的动力特性试验研究

通过对山西地区代表性的粉土进行室内的共振柱试验及动三轴试验,研究了本地区粉土的动力特性和粉土在振动过程中孔隙水的变化规律,重点把粉土的共振柱试验结果与Seed和Idriss建议的砂土及饱和粘土的剪切模量比与剪应变(G/G0-γ)曲线和阻尼比与剪应变(D-γ)曲线的变化范围进行了对比分析。研究结果表明:粉土的剪模量比要比饱和砂土的大,其阻尼比小于砂土的阻尼比;粉土的抗液化强度与液化振次之间的关系可用乘幂函数来表示,其振动孔隙水压力的变化规律可以用二次抛物线拟合;结合了本地区的工程实践经验,可为工程设计与施工提供参考。