长期循环荷载作用下粉质黏土动力特性及相关模型修正

循环荷载长期作用特征直接影响着粉质黏土的动力变形特性及土体结构的稳定性。运用SDT-10型动三轴仪对饱和粉质黏土进行高达20 000次的循环振动,分别控制固结围压、动应力比和振动频率,研究不同荷载条件下粉质黏土的塑性应变、残余孔压特性。研究结果表明:3项荷载条件都对土体的累计塑性变形和残余孔压有至关重要的影响。累计塑性应变在动力荷载持续作用下不断累积,曲线呈现出S型和J型,运用改进的种群增长模型以及改进的指数模型分别能很好拟合累计塑性应变随振动次数的发展规律,随围压、动应力比的增长呈正相关变化,随频率的增加呈反比下降。残余孔压比在正弦波的振动下不断增大,运用改进Seed孔压模型能在一定程度上模拟残余孔压变化规律,随动应力比、频率的增加而增大,随围压的增加而减小。研究成果深化了动力条件下黏土变形特性的认识,为循环荷载长期作用下土体的强度衰减和变形预测提供借鉴和参考。     

地铁行车荷载作用下粉质黏土累积孔压特性研究

利用室内动三轴试验仪器，探索在地铁行车荷载作用下隧道周围粉质黏土累积孔压发展规律，并分析围压、固结比、动应力幅值、频率以及振动次数等因素对累积孔压的影响，研究成果为城市地下轨道交通工程设计、施工及运营期间的安全稳定评价提供参考。试验结果表明:在相同试验条件下，累积孔压随围压增大而减小，随固结比增大而减小，随动应力幅值增大而增大，随频率增大而减小，随振动次数增大而增大；在低围压试验条件下，累积孔压随动应力幅值的增加而增大的幅值较高围压条件下要明显；累积孔压的增长速率随着振动次数的增加而逐渐降低。     

饱和黄河岸滩粉土循环荷载后的变形强度特性

对黄河岸滩饱和粉土在固结不排水条件下进行了一系列单调加载、循环荷载后单调加载的三轴试验,研究了动应力幅值、围压及动孔压比对循环荷载后力学特性的影响,提出了可考虑围压及动孔压比影响的粉土循环荷载后单调加载应力应变关系的变形模式。试验结果表明:循环荷载作用完全液化时,动应力幅值变化对液化后力学特性的影响很小;循环荷载后单调加载的有效应力临界状态线与单调加载时相同,不受循环荷载作用历史的影响。与单调加载时相比,循环荷载后的不排水强度及初始切线模量皆产生衰化,衰化程度随动孔压比的增大而增大,初始切线模量的衰化程度更明显;不同围压下循环荷载后的不排水强度比、初始切线模量比及破坏比,皆与动孔压比之间有良好的归一化关系;粉土循环荷载后的应力应变关系可以用双曲线模型来描述,模型计算值与试验实测值基本吻合。     

粉煤灰地震动力破坏和模量弱化特性研究

地震动力特性对于粉煤灰堆场、填筑体的安全至关重要。根据Seed-Idriss公式计算粉煤灰地基地震应力,通过动三轴试验研究50~200 kPa固结应力和3种不同动应力水平下的特性,得出地震下粉煤灰的动变形、动孔压、破坏形式和动模量弱化等特性。研究结果表明:地震循环应力较大时,破坏形式为双幅动应变达到限值;中等循环应力条件下,固结应力为50 kPa时,破坏形式为累积轴向应变达到限值,固结应力>50 kPa时,破坏形式为双幅动应变达到限值;地震循环应力较小时,粉煤灰不发生变形破坏。相同循环周数下,孔压比随着固结应力的增大而降低;达到变形破坏时,孔压远小于液化值。地震循环应力较大时,在10周循环荷载后,粉煤灰动模量迅速弱化;中等循环应力条件下,循环周数大于临界值后模量弱化指数迅速降低;地震循环应力较小时,粉煤灰的模量弱化不明显。研究成果可为粉煤灰堆场、地基、坝体等的动力计算提供依据。     

循环荷载后饱和海相软黏土不排水静力试验研究

通过静、动三轴试验,研究了波浪循环荷载作用对饱和海相软黏土不排水静力特性的影响.试验结果表明:循环荷载作用后,饱和海相软黏土不排水剪在q～p'平面上的应力路径与超固结土相似,循环应力幅值比越大,土体表现的超固结性越强.循环荷载的作用会导致不排水剪阶段孔压的降低,孔压系数表现出超固结土的性质,正常固结土、超固结土和由循环荷载作用导致的似超固结土在不排水剪破坏时的孔压系数均随着平均有效应力比值pi'/pc'的增大而增大.此外,循环荷载作用会导致软黏土不排水强度发生变化,当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'小于0.175或循环荷载后弱化指数大于0.70时,不排水强度降低;当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'介于0.175～0.256或弱化指数介于0.54～0.70时,循环荷载后不排水强度略有增大.     

密度及应力水平对珊瑚砂强度变形特性影响

为研究密度与应力水平对珊瑚砂强度和变形特性的影响,利用三轴仪,对珊瑚砂试样开展了一系列不同密度、不同应力水平条件下的三轴固结排水剪试验。根据试验结果分析了珊瑚砂密度和应力水平对其应力应变、体积变形特性及强度特性等的影响。结果表明,不同相对密度的试样均表现出剪胀特性,同一初始密度的试样,围压越大其剪胀现象越不显著。珊瑚砂初始切线模量随着围压和相对密度的增大而增大,可近似用直线表示,并建立了初始切线模量与相对密度和围压的关系式。相变点应变随围压的增大而增大,随相对密度的增大而减小。珊瑚砂强度指标φ₀和Δφ随着相对密度的增大而呈线性增大趋势。     

饱和尾矿砂动强度特性试验结果与分析

本文通过对饱和尾矿砂的动三轴液化试验，研究了尾矿砂在往返加荷条件下的动强度特性。对试验结果进行分析可得：动应力幅值对试样的轴向动应变影响显著；动剪应力随固结围压增加而增加，但固结围压对动剪应力比的影响不大；固结应力比对饱和砂土液化或动强度的影响不是单一的增大或减小，在同一密度、同一固结围压条件下均显示出固结应力比为1.5时的动剪应力比大于固结应力比为1.0和2.0时的动剪应力比；密度对尾粉砂的抗液化强度影响很大，因此可以通过提高尾矿料的密实度来增大尾矿坝的抗震性能。     

等应力比应力路径下饱和原状黄土的孔压特性

对杨凌饱和原状黄土在轴向加载且径向卸载以及轴向卸载且径向加载二种类型的等应力比应力路径下,进行了K0固结不排水三轴剪切试验,探讨了应力路径、固结围压等对饱和原状黄土孔压发展特性的影响。研究表明:(1)当忽略被动压缩应力路径在较小围压开始阶段所产生的极小负孔压值时,在两种类型的等应力比应力路径下孔压随轴向应变(压缩或挤伸)的增大,先快速增大后缓慢变化且均为正值;(2)固结应力条件相同时,应力路径对孔压发展特性有很大的影响,对于轴向加载且径向卸载类型的等应力比应力路径,孔压随加载应力比的增大而增大;而对于轴向卸载且径向加载类型的等应力比应力路径,孔压却随加载应力比的增大而减小;(3)在有效球应力和偏应力坐标系上,在轴向加载且径向卸载类型的各种等应力比应力路径下近似地具有唯一的有效应力路径;而在轴向卸荷且径向加载类型的各种等应力比应力路径下具有不同的有效应力路径,且随着加载应力比的增大,其有效应力路径由右向左按顺时针方向依次排列;(4)在不同应力路径下,孔压是由平均正应力增量和剪应力增量两部分共同引起的,由平均正应力增量引起的孔压与土的非线性变形特性无关,由剪应力引起的孔压与剪应力间呈显著的非线性关系。     

条形荷载下饱和深厚土体Biot固结性状研究

本文通过研究Biot固结理论,利用大型非线性有元软件Adina进行数值分析,得出了条形荷载下饱和深厚土体Biot固结的数值解;从孔压、应力和位移三个方面分析总结了条形荷载下饱和深厚土体的Biot固结性状.     

饱和砂砾土动孔压发展规律试验研究

采用多功能振动三轴仪对饱和砂砾土进行室内动三轴试验,分析不同试验条件下饱和砂砾土动孔压的变化规律,试验结果表明:在同一固结压力条件下,随着动应力幅值的增大,孔压比的上升速率增大,经过一段时间后最终的孔压比达到一定值;在同一固结压力和动应力幅值条件下,随着固结应力比的增大,孔压比的上升速率逐步减小,达到相同的孔压比时所需的振动次数也逐步增加。     

振动频率对饱和松砂动力特性影响试验研究

利用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪,在均压固结条件下对福建标准砂进行了不同振动频率的循环三轴试验,研究了振动频率对其动力特性的影响。研究表明:在围压相同且均压固结条件下,饱和松砂的动强度随着振动频率的增大而增大;达到同一峰值孔压的水平,振动频率越高,所需要的振次越多;对应于相同的轴向动应力,动轴向应变随着振动频率的增加,达到5%的应变所需的振次增多,动轴向应变与动孔压的发展不是一致的。振动频率越高,达到液化所需要的振动时间急剧减少,较高频率比较低频率的动荷载作用更能迅速地使饱和砂土达到某一变形、孔压和强度发挥水平,也使饱和砂土产生液化的可能性显著增大。     

波浪荷载作用下饱和珊瑚砂动强度特性研究

分析了ＨＣＡ－１００空心圆柱扭剪仪加载限制条件,选择了符合实际波浪荷载作用的广义圆形应力路径实现方法和加载公式;利用空心圆柱扭剪仪模拟不同频率波浪荷载的广义圆形应力路径,研究了波浪荷载的加载频率和珊瑚砂相对密实度对饱和珊瑚砂动强度的影响规律。研究结果表明:广义圆形应力路径能够较好的模拟波浪荷载;试样破坏所需荷载循环次数随波浪荷载加载频率增加而增加,在低偏应力比条件下更为明显;相同加载频率下,饱和珊瑚砂动强度随破坏循环次数增加而减小;波浪荷载作用下饱和珊瑚砂动强度随荷载加载频率和珊瑚砂相对密实度增大而逐渐增大。根据不同荷载加载频率下饱和珊瑚砂对应的偏应力比与初始荷载加载频率为０．１Ｈｚ时的偏应力比之间的关系,建立了考虑荷载加载频率的饱和珊瑚砂动强度经验公式。     

循环荷载作用下粗粒料颗粒破碎数值模拟分析

基于二维颗粒流程序建立颗粒破碎模型,开展粗粒料循环荷载作用下的颗粒破碎数值模拟研究,分析初始应力状态对粗粒料颗粒破碎的影响。数值模拟结果表明,初始应力状态对颗粒破碎影响较大,颗粒破碎率随着围压的增大而增大;相同围压条件下,动应力引起的颗粒破碎率随着固结应力比的增大而减小;竖向总应力相等条件下,颗粒破碎率随着固结应力比的增大而增大;颗粒破碎不仅发生在加载阶段,在卸载阶段也会有少量的颗粒破碎发生;在一个循环荷载加载周期内,随着循环荷载的施加,颗粒破碎率先缓慢增加,再急剧增加,最后趋于平缓;随着循环周次的增大,试样内部的颗粒破碎率先增加,后趋于稳定。     

不同密实度珊瑚砂地基地震响应特性试验研究

针对我国南海珊瑚岛礁抗震安全问题,为研究珊瑚砂场地的动力响应特性,开展了不同相对密实度下珊瑚砂和石英砂场地上三层建筑物的振动台模型试验,对孔隙水压力、加速度进行测试和分析,并与石英砂场地进行对比。结果表明,相同相对密实度和相近颗粒级配下,珊瑚砂场地超孔压比小于石英砂场地,约为石英砂场地的0.4～1.0倍;增大相对密实度后珊瑚砂和石英砂场地超孔压比均发生减小,珊瑚砂场地减小约62.5%～72.0%,石英砂场地减小约66.7%～72.7%;增大相对密实度可以减缓珊瑚砂和石英砂场地孔压发展;超孔压比峰值随与建筑物距离的增大而增大,建筑物的存在会抑制场地超孔压比的发展;高密实度砂场地加速度小于低密实度砂场地;珊瑚砂场地模型地基加速度整体上小于石英砂场地,约为石英砂场地的0.9～1.0倍。     

细粒含量对饱和粉土动力特性影响试验研究

通过对4种细粒含量不同的重塑粉土试样的动三轴试验,探讨了细粒含量对粉土轴向应变、动剪切强度、孔压的影响。在振动频率为1 Hz、均等固结条件下三轴试验结果表明:轴向应变都是在达到某一循环周数Np时发生突变,并且迅速达到破坏应变;循环周数相同时,该粉土的动剪切强度随着细粒含量的增加而增大,并且相同的细粒含量时动剪切强度与循环周数基本呈线性关系;Seed孔压模型拟合孔隙水压力表明,细粒含量低的孔压拟合效果较好。     

变荷载下土体一维热固结特性分析

基于热弹性多孔介质热-水-力完全耦合的控制方程,假定无热源和流源,忽略强迫热对流,建立了变荷载下饱和土一维热固结模型。通过有限Fourier变换及Laplace变换给出了变荷载下的一维热固结普遍解答。利用退化解答验证了所提出方法的正确性,同时给出了单级等速加载下的热固结解析解,并探讨了土体内部温度、孔压的变化特征。研究表明:等速加载结束时,靠近排水面处土体明显较远离排水面处土体超静孔压小;初始荷载越大,土体固结速率越快;加载速率越快,土体中的孔压增大速率也越快,持载阶段孔压消散速率也越快;初始荷载及加载速率对温度影响可以忽略不计。     

广州地区海积软土蠕变特性试验研究

为探求广州地区海积软土在长期荷载作用下的蠕变规律,对广州地区海积软土开展了三轴压缩试验和不同固结围压作用下的三轴固结不排水蠕变试验,系统探讨了海积软土蠕变变形特性。试验结果表明,海积软土蠕变特性与多种因素有关,包括围压水平、偏压力水平、排水条件等;该地区软土具有较强的非线性蠕变特性,非线性特性通过偏应力水平的增大而逐渐显现;孔压增量与应力增量并非线性关系。更多还原     

钙质砂中桩基承载性状的模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂中桩的承载性状,并采用石英砂进行对比。试验结果表明:在钙质砂和石英砂中桩的承载性状差异显著;开、闭口对桩的承载性能影响不大,相对密实度越大表现越明显;相同相对密实度下钙质砂中闭口桩的承载力较石英砂中低很多;钙质砂中桩侧荷载分担较小,大部分荷载由桩端土体承担,桩身下部与上部轴力相差不大,密实度越大,桩端轴力分担比例越高;石英砂中,桩身轴力沿桩身呈迅速减少,轴力衰减速率随深度增加而增大;与钙质砂相比,石英砂中桩侧摩阻力大很多;钙质砂和石英砂中桩侧摩阻力分布形式相似,近似呈抛物线型,表现出相同的性质;钙质砂中桩侧摩阻力未随相对密实度的增大而明显增加,而石英砂中桩侧摩阻力随相对密实度的增大而增加十分显著。     

非饱和重塑黄土三轴蠕变试验研究

为研究陕西咸阳扶风地区黄土边坡的稳定性,利用SR-60型双联三轴蠕变仪针对非饱和重塑黄土进行了三轴固结排水蠕变试验。试验结果表明:试样含水率、固结围压和偏应力水平对蠕变变形具有明显的影响。表现为:当含水率较大、固结围压较小时,蠕变变形量大,蠕变现象明显;当其他条件一定时,在偏应力水平较大条件下,试样变形大,蠕变现象明显。在数据分析的基础上建立了经验模型,并与Singh-Mitchell和Mesri模型对比后发现,新模型具有精度高、参数少且参数容易获得等优点,能较好地模拟该地区黄土蠕变过程。     

相对密实度对砂卵砾石料强度影响的试验研究

针对某级配覆盖层砂卵砾石料,在不同围压下对不同相对密实度试样进行常规三轴试验,探讨砂卵砾石料相对密实度对其强度特性的影响。试验结果表明:试样的相对密实度、围压与其峰值强度呈正相关;相同围压下,试样破坏偏应力比随着相对密实度的增大呈现不同的增长趋势,且在高围压下,增长趋势不明显;试样非线性强度指标与相对密实度近似呈线性关系。