荷载频率对动模量阻尼比影响的试验研究

目前荷载频率对动模量阻尼比影响规律尚无较为统一认识,定量结果尚少。采用新型高精度动三轴仪试验,研究不同荷载频率对典型砂土和黏土动模量阻尼比影响问题,并以此为基础从对地震动影响角度讨论考虑荷载频率相关动模量阻尼比必要性。结果表明:对砂土而言,荷载频率对其动剪切模量影响不大,随着加载频率的增大,阻尼比略有减小,但差别基本可以忽略;对黏土而言,荷载频率对其动剪切模量和阻尼比有重要影响,随着振动频率的增加,动剪切模量增大,阻尼比减小;黏土参考剪应变随荷载频率增大而增大,二者呈递增的指数函数,当f≤1 Hz时,影响十分明显,当1 Hzf≤3 Hz时,有一定影响,当f3Hz时,影响不明显;黏土最大阻尼比随频率的增大而减小,二者呈递减的指数函数,当f≤10 Hz时,影响较为明显,当f10 Hz时,影响程度显著减弱;采用两组频率下模量阻尼比曲线计算黏土层地震动,地表加速度峰值和反应谱差别很大,且随着震动增强而显著增大,说明考虑黏土层动模量阻尼比的荷载频率相关性是十分必要的。     

海积软粘土的单剪试验研究

开展了天津新港海积软粘土的一系列基于应变控制的单剪试验,研究了动剪切的频率、土样超固结比和剪切应变幅值对该土的等效动剪切模量影响,以及等效动剪切模量和阻尼比与动荷载作用时间的变化关系。试验结果表明:剪切频率越高或者土样的固结比越大,相同应变幅值对应的应力幅值和等效剪切模量越大,但是存在一个动荷载频率的阈值,低于此阈值,荷载频率对等效剪切模量的影响可以忽略;等效剪切模量随着循环振次增加而衰减,这种衰化主要发生在循环的初始阶段,超过一定的循环周次后,振动周次的影响逐渐减小;阻尼比受循环振次的影响较小。     

饱和黏土动剪切模量与阻尼比的试验研究

针对饱和黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,通过不固结不排水条件下的循环扭剪和竖向-扭转耦合试验,着重探讨了大应变情况下分级加载历史和循环应力耦合对动剪切模量与阻尼比等动力特性的影响。对试验结果的分析表明:采用多个试样单级加载与采用一个试样分级加载试验得到的初始骨干曲线、动剪切模量与阻尼比都较为一致,采用分级加载试验测定动剪切模量与阻尼比是可行的;耦合循环应力中的轴向偏差应力对扭转向应力-应变滞回圈的倾斜程度及动剪切模量与阻尼比都有显著影响,尤其当扭转向循环剪应力较小时,可以认为轴向偏差应力的大小控制着动剪切模量的增大量,受扭转向剪应力的影响,轴向应力–应变滞回圈的变化模式较为复杂。     

振动历史对砂土非线性剪切模量和阻尼比的影响

利用 Stokoe 共振柱的非共振模式对干砂试样施加先期扭剪振动,系统研究振动历史对砂土非线性动力特性的影响。研究发现：对某一砂样,存在一个阀值循环次数,小于该阀值前,砂土最大剪切模量随循环次数衰减,大于该阀值后,随之增大。砂土归一化剪切模量几乎不受预荷载频率影响,阻尼比随预荷载频率增大而增大。归一化剪切模量随循环次数增大而减小,阻尼比则随之增大。增大围压将减弱先期振动对归一化模量和阻尼比的影响,而降低围压将进一步放大先期振动的影响。振动历史对归一化剪切模量和阻尼比的影响是土颗粒之间磨损作用和颗粒竖向再定向作用的共同结果。     

荷载历史对砂土最大剪切模量影响的共振柱试验研究

 利用共振柱的非共振模式对干砂试样施加先期动荷载,系统研究先期循环次数、预荷载频率、动预应力比、密实度、制样方法、先期剪切模式及围压静置时间等因素对砂土最大剪切模量的影响。试验结果表明：当先期循环次数小于某一阈值时,最大剪切模量随循环次数的增大而衰减;当达该阈值时,模量衰减率可达20%以上;之后,随循环次数增大而增长。最大剪切模量随循环次数的衰减程度随预荷载频率、动预应力比及砂土密实度的增大而减小,但其定性规律不受制样方法及先期剪切模式的影响。经历先期动荷载后,砂土最大剪切模量随围压固结时间的增长率仍很小,但较新鲜试样略大。砂土最大剪切模量随先期循环次数的变化关系是砂土结构密实化、土粒磨损作用、颗粒再定向或颗粒配位数定向共同影响的结果。     

管桩高应变试验条件下桩周粉质黏土动三轴试验研究

为了研究管桩在高应变试验过程中桩周土的动力学响应,选取桩周典型土质粉质黏土作为研究对象。模拟在锤击作用下,通过动三轴试验研究不同振动次数、振动频率对不同埋深条件下粉质黏土的动剪应力、阻尼比和动模量的影响。结果表明:动剪应力随着振动次数的增加而逐渐减小,频率较高时动剪应力相应的增加,同时围压的大小对土体强度影响较大;围压在100～400 kPa范围内,粉质黏土的阻尼比ld由0.251逐渐变小为0.082,且阻尼比与围压满足线性关系,即ld=5.628×10~(-4)s~3+0.295;随围压增加动模量均有明显增加,且频率较高动模量越大。试验结果中阻尼系数取值、动剪应力和动模量对实际工程预应力管桩高应变测试中参数的选择具有指导作用和应用价值。     

不同条件下粉砂融土动力参数试验研究

研究不同条件下粉砂融土动模量和阻尼比等参数的变化规律。借助动三轴试验发现:相同动应变下,动应力与围压、初始含水率、振动频率和固结时间成正比,动应力和动应变非线性关系明显;随着围压增大,动模量增大,动模量比和阻尼比减小;随着初始含水率提高,动模量和动模量比增大,阻尼比减小;随着频率增大,小应变时动模量增大,阻尼比基本不变,大应变时动模量基本不变,阻尼比显著减小,频率对动模量比影响不大;随着固结时间增加,动模量和动模量比增大,阻尼比减小。     

K0条件下砂土原生各向异性的动剪切模量试验研究

工程实践中动剪切模量是砂土关键的动力学参数之一。结合压电陶瓷弯曲元波速测试技术开展K0条件下砂土的原生各向异性对动剪切模量的影响试验研究。通过自行研制的试验装置,对沉积角度分别为0°,±45°和90°的丰浦砂在加卸荷条件下剪切模量的变化进行研究。结果表明：90°的砂样在单向荷载作用下,水平方向和垂直方向的剪切模量最大,并且还发现在卸载条件下,不同沉积角度的砂样对应力历史反应不一,沉积角度为90°的砂样应力历史的影响最明显,验证不同的沉积方向对砂土小应变剪切刚度的影响十分显著。基于试验结果,对现有的微观本构模型进行验证,发现该本构模型能较好地反映原生各向异性、应力状态和颗粒接触特征对土的动剪切模量的影响。     

加荷频率对土体动力特性影响的试验分析

通过在不同的振动频率情况下,试验场地土的应力-应变曲线、动模量曲线和阻尼比曲线与振动频率的关系,讨论了振动频率对粘性土的动力特性的影响。结果表明:在这4种频率作用下,粘性土的动本构关系均服从双曲线模型;振动频率在应变较小时对土的动模量影响较小、在应变较大时影响较大;振动频率对于粘性土的阻尼比则具有较大的影响。     

加载频率对粘性土动力特性影响的试验研究

通过在不同的振动频率1Hz、4Hz、8Hz、10Hz情况下,研究了粘性土的应力应变曲线、动模量曲线和阻尼比曲线与振动频率的关系,讨论了振动频率对粘性土的动力特性的影响。结果表明：在这四种频率作用下,粘性土的动本构关系均服从双曲线模型;振动频率在应变较小时对土的动模量影响较小、在应变较大时影响较大;振动频率对于粘性土的阻尼比则具有较大的影响。     

海底粉土动力特性的试验研究

为了对杭州湾海底粉质土在波浪荷载作用下的动力特性进行研究,选用杭州湾地区分布较广的粉土,通过一系列模拟不同振动频率的波浪荷载的动三轴试验,探讨了振动频率的变化对粉土动应变、动孔压和动强度的影响。试验结果表明:波浪荷载作用下振动频率的大小对土体的累积轴向应变和动强度有较大影响;振动频率的变化对动孔压的发展趋势的影响不明显,同时围压对动孔压比的影响很小,动孔压比与累积轴向应变的关系曲线具有良好的归一性。     

含黏粒砂土动力特性试验研究

为研究含黏粒砂土的动力特性,使用GDS共振柱试验仪器,以青岛地区典型含黏粒砂土为原型,利用福建标准砂和马来西亚高岭土配置试样,进行饱和排水试验,分析动剪切模量、阻尼比随动应变的变化规律及其影响因素。实验结果表明:含黏粒砂土G-γ曲线、D-γ曲线形状与无黏粒砂土类似,动剪切模量随动应变的增加而减小,阻尼比随动应变的增加而增加。对比发现,相同干密度条件下,对应同一动应变,含黏粒砂土围压越大,动剪切模量越大,阻尼比越大;无黏粒砂土围压越大,动剪切模量越大,阻尼比越小。相同围压及干密度条件下,含黏粒砂土的动剪切模量要小于无黏粒砂土,阻尼比要大于无黏粒砂土。     

砂土动三轴应力应变滞回曲线试验及其动力特性研究

通过动三轴试验研究砂土轴向应变的发展过程,从应力状态变化和理论解析两个方面,分析了砂土应力应变滞回曲线及其动力学特性,利用试验测量的滞回曲线来确定土的剪切模量和阻尼比。分析了影响滞回曲线形状的主要因素,解释了砂土在动载荷作用下应力应变滞回曲线出现不规则变化情况的原因。研究结果可为地震或振动等作用下工程建筑的安全性评价提供参考和借鉴。     

双向耦合剪切条件下饱和砂土动强度特性试验研究

针对饱和粉细砂,利用双向耦合多功能剪切仪进行了均等固结条件下的循环耦合剪切试验。应用已有的动强度定义,着重研究了双向动荷载的相位差β,双向动荷载的幅值比值λ对砂土动强度及孔压特性的影响。实验结果表明,砂土液化动强度与相位差β及幅值之比λ密切相关,现有的动强度定义在复杂加载情况下具有一定局限性;双向动荷载相位差β以及幅值比值λ对孔隙水压力增长速度影响显著,但对归一化孔隙水压力发展模式没有显著的影响。     

高频振动时振动频率对饱和密砂动力特性影响试验研究

为研究饱和密砂土地基高频振动沉桩过程中土体动力特性,采用高频振动三轴仪对饱和密砂土进行不同振动频率下的振动液化试验,根据试验结果,给出液化时间t、液化振次NL、振动频率f三者的关系式。研究频率改变对动孔隙水压力随时间振次增长的影响,并将试验得出的孔压比和振次比关系与已有的动孔压应力模型比较,发现频率的提高会改变曲线形态。频率对饱和密砂振动过程中轴向应变的发展有显著影响,频率提高会降低砂土液化时的轴向应变,不同的振动频率会改变砂土液化前轴向应变随时间和振次的增长速度,影响轴向应变比与振次比关系。     

细粒含量及固结应力对饱和砂土动剪切模量和阻尼比影响试验研究

土的动剪切模量和阻尼比是描述土体动力特性的两个主要参数。利用美国GCTS公司研制的TSH-100型共振柱试验仪对等压固结条件下饱和砂土的动剪切模量和阻尼比进行测试,研究细粒含量(FC)和固结应力对动剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明:各固结应力水平下,细粒含量对砂土动剪切模量和阻尼比的影响规律趋于一致。当0≤FC≤10%时,随着细粒含量的增加,砂土的动剪切模量逐渐减小,阻尼比则逐渐增大;当10%FC≤40%时,随着细粒含量的增加,砂土的动剪切模量逐渐增大,阻尼比则逐渐减小。细粒含量相同的砂土,随着固结应力的增大,动剪切模量呈增大趋势,阻尼比呈减小趋势。     

冻融循环下钢渣砂土混合料的小应变动力特性参数研究

利用GDS-RCA共振柱系统进行钢渣砂土混合料的小应变动力特性研究,分析了不同围压、配合比以及冻融循环次数的情况下动剪切模量和阻尼比的变化规律。通过试验得到了3种配合比、4种冻融循环次数在3种围压下的动剪切模量和阻尼比的曲线,采用Hardin-Drnevich双曲线进行拟合分析并对最大动剪切模量的经验模型进行预测。结果表明：钢渣砂土混合料的动剪切模量均随围压的提高而增大,随应变的增大而减小,随冻融循环次数的增加而降低;阻尼比随围压的提高而减小,随应变的增大而增大,随冻融循环次数的增加而增大;在3种配合比中,当钢渣掺量为40%时最大动剪切模量最大,不同钢渣掺量对阻尼比的影响较小。验证了钢渣砂土混合料在冻土地区地基处理中应用的可行性。     

冻土的动力特性研究及其参数确定

在分析黑龙江省德都县震害基础上，提出季节冻土动力特性研究的必要性。根据大量低温动三轴应力－应变实验资料给出冻土的动弹模量、动泊桑比、动剪切模量、动阻尼比的数值及它们与冻土温度、振动频率的关系。     

相对密实度对结构性砂土动剪切模量和阻尼比影响的试验研究

利用GCTS共振柱系统,开展了一系列人工结构性砂土的动力特性试验,研究了相对密实度对结构性砂土动剪切模量和阻尼比的影响.研究结果表明:相对密实度对结构性砂土的动剪切模量、阻尼比和最大动剪切模量均有影响,而动剪切模量比基本不受其影响.结构性砂土的动剪切模量和最大动剪切模量随着相对密实度的增加而变大;阻尼比随着相对密实度的...     

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。