考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体的动力变形特性参数

深厚覆盖层土体原位结构性强,原状样取样困难,且由于粒径、级配的改变,室内重塑样试验确定的力学参数不能反映原位土体的实际性质,如何准确确定深厚覆盖层土体的力学参数是工程建设中的难题。本文联合室内和现场试验,研究了考虑原位结构效应确定深厚覆盖层砂土动力变形特性参数的方法。研究结果表明,可以通过联合现场波速试验和室内共振柱试验综合确定的最大动剪模量Gmax反映深厚覆盖层砂土动力变形特性的原位结构效应;基于室内共振柱试验确定的砂土归一化G/Gmax-γ/γr曲线和λ-γγr曲线受颗粒大小、级配和结构性的影响很小,用其可以分别较为接近地表征原位土体动剪模量G随动剪应变γ的衰减关系及阻尼比λ随动剪应变γ的增长关系。联合现场剪切波速和室内重塑样动力变形特性试验成果,能够较好地考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体的动力变形特性参数。     

现场和室内测定土坝填土的动力变形特性

本文报导了现场和室内测定黄壁庄副坝填土的动力变形特性的结果。黄壁庄副坝是用水中倒土法填筑的黄土均质坝,于1966年完建,1984年在现场用跨孔法测定了坝体填土的最大动剪模量,深度达到18m,在室内进行了原状土的共振柱试验。固结时间效应对动剪模量是一个重要影响因素,考虑现场土体与室内试验的固结时间不同而对室内动剪模量进行修正后所估算的值,与现场动剪模量相当接近。综合整理现场与室内试验结果,取得了对于该土坝来说较为可靠的最大动剪模量与二维平均有效应力的关系。本文并给出了饱和度80％左右的该土坝填土的动剪模量比和阻尼比两者对剪应变幅的关系。引用参考剪应变整理试验资料,可以使得这两个关系曲线很好地加以归一化。     

超高心墙堆石坝动力响应的敏感性分析

将坝料的动力试验结果按照反映试验过程中材料振动硬化特性的幂函数型动应力-应变关系模型和阻尼比计算公式进行整理,拟合得到了堆石料、反滤料、心墙料的最大动剪模量与平均有效主应力关系、动剪模量比与动剪应变关系、阻尼比与动剪应变关系的均值曲线及上下包络曲线。以一座300 m级超高心墙堆石坝为算例,取不同关系曲线所对应的参数进行动力敏感性分析。由结果可知,增大k_1、n_(GM)、k_3值,减小k_2、n值均会使得坝体动力反应、永久变形及动孔压极值增大,反之则减小。     

非饱和黄土动剪切模量和阻尼比共振柱试验研究

土的动剪切模量G和阻尼比D是描述土体动力特性的两个主要参数。利用GDS共振柱试验系统对不同细粒含量的非饱和黄土开展了动力学参数试验研究。结果表明, 用Hardin-Drnevich双曲线模型能够较好地拟合G、G/Gmax随剪应变γ的变化趋势;在其它条件相同时,G随细粒含量的增加而减小,阻尼比D与细粒含量的变化关系表现为细粒含量越多,阻尼比越小,阻尼比与剪应变的关系可表示成G/Gmax的函数,用含G/Gmax的二次多项式能较好地描述D与G/Gmax之间的关系。     

三种原状土动力特性试验研究

动剪模量和阻尼比是土动力分析中最重要的参数,是土动力计算和场地地震安全性评价中不可或缺的内容,一般通过室内共振柱试验得到。影响原状土动剪模量和阻尼比的因素很多,土体的埋深是不可忽略的因素之一。采用GCTS共振柱仪器分别对不同深度下粉质黏土、强风化粉砂质泥岩、强风化砂岩3种原状土样进行试验,得到了不同埋深对土样动剪模量、阻尼比的影响关系。利用H-D模型对数据进行处理,得到土样的最大动剪切模量和最大阻尼比。并给出了最大剪切模量与埋深计算公式,得到不同埋深下G/G_(max)~γ、λ~G/G_(max)的关系式,间接得到了阻尼比与剪应变的关系,并对不同埋深下的G/G_(max)~γ、λ~G/G_(max)进行归一化处理。结果表明,土体埋深对动剪模量比和阻尼比影响较小。研究成果对实际工程具有一定的参考价值。     

筑坝堆石料的等效动剪切模量与等效阻尼比

采用新研制的高精度大型三轴仪，对若干堆石坝工程的十余种堆石料进行了等效动剪切模量与等效阻尼比试验，在对本文试验结果和国内外8座堆石坝现场弹性波试验结果进行综合分析的基础上，给出了最大等效动剪切模量的估算式及归一化等效动剪模量、等效阻尼比与动剪应变幅依赖关系的范围。对试验资料不充分的情况，按本文建议的公式或取值范围对堆石材料的动力参数进行估算，可以满足工程需要。     

乌拉泊土石坝材料动力特性试验研究

文中报道了乌拉泊水库土石坝材料动力特性试验的研究成果。内容包括：（1）采用大型动三轴试验结合微小应变激光测试技术和共振柱试验,对坝体砂砾石料、坝基砂砾石料和斜墙防渗土料原状样,分别进行了动力变形特性试验研究,测定了最大动剪模量与平均有效主应力的关系、动剪模量比和阻尼比随动剪应变变化的关系;（2）分别采用大型和中型振动三轴试验,进行固结不排水振动三轴试验,研究了坝体砂砾石料、坝基砂砾石料以及斜墙防渗土料（原状样）的动强度特性和动孔压特性。这些成果为工程地震动力反应分析和抗震稳定性分析提供了基本依据,同时对其他类似工程也有重要参考价值。     

基于Davidenkov模型的北部湾海岸混合土动力特性试验研究

文章中采用GZZ-70共振柱试验仪对北部湾混合土进行试验,得出了北部湾混合土在小应变范围不同含水率、干密度和固结围压条件下的动剪模量比及阻尼比等动力参数的变化趋势,并基于改进后的Davidenkov模型对G/Gmax～γ曲线进行拟合,得到了不同条件下三参数A,B和γ0的理论值,为沿海混合土场地土体动力特性分析和研究提供了试验参考依据。     

地聚物改良粗粒土的动力特性试验及土坡地震反应分析研究

针对不同围压不同块石含量的地聚物改良粗粒土,进行一系列固结不排水的大型三轴循环试验。探究了不同块石含量、不同围压和不同剪应变幅值下地聚物改良粗粒土的Gmax以及G/Gmax～γ和λ～γ的演化规律,基于实验结果对地聚物改良粗粒土体动力反应所用到的修正的Davidenkov粘弹性动力本构模型进行了二次开发和子程序编译,以某一代表性边坡作为研究场地,对地聚物改良粗粒土坡在不同地震动作用下的地聚物改良土坡地震反应特性进行了数值模拟,得到了动剪应力、加速度和水平位移反应规律。     

滨海淤泥固化土的动模量与阻尼比特性研究

采用海洋淤泥与固化剂混合形成的固化土对地基工程进行处理,相比于回填土、开山石作为地基材料要更加经济,淤泥固化土可广泛用于道路、堤防、填海造地等工程领域。通过对大连金州湾海域海洋淤泥土进行不同掺入比（８％、１０％、１２％）的固化处理,采用动三轴试验对不同（掺入比、围压）条件下的固化土进行动力特性试验。结果表明:当固结应力与动剪应变值不变时,固化土的动剪模量随着掺入比的增大而增大,阻尼比减小;当动剪应变小于临界值１０－３时,动剪模量减小的速率较小,阻尼比增长曲线缓慢,当动剪应变大于１０－３时,模量值衰减速率增大,而阻尼比增长变快;当固化剂的掺入比大于１０％时,固结应力的增大对固化土动模量的影响稍有减弱。     

基于大型动三轴试验的筑坝砂砾石料动模量和阻尼比研究

为获得筑坝砂砾石料的动模量、阻尼比参数及其影响因素和影响规律,采用大型动三轴试验仪,对某沥青混凝土心墙砂砾石坝的筑坝砂砾石料进行了动模量、阻尼比试验,研究了筑坝砂砾石料的动应力-动应变特性,分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以修正等效线性模型为基础,确定坝壳料和过渡料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:随着围压增大,筑坝砂砾石料的动剪切模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;修正等效线性模型引入归一化动应变,能较好地消除围压对动模量衰减规律和阻尼比的影响,能较准确地反映筑坝砂砾石料的动力变形特性。研究成果可为类似工程提供借鉴和参数 。     

筑坝堆石料的动模量阻尼比试验研究

为研究目前在土石坝工程中遇到的长石砂岩类堆石料的动力特性,采用大型高压多功能静动三轴试验机,对某面板堆石坝长石砂岩类堆石料进行了动模量与阻尼比试验研究。分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以Hardin-Drnevich 模型为基础,确定主堆石料、过渡料和垫层料3种坝料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:动模量随着动剪切应变的增大逐渐衰减,最大动模量随围压的提高而增大,各种材料的动剪切模量比随着动剪切应变的增大而减小,变化趋势满足Hardin-Drnevich公式,有效固结围压越大,动剪切模量比随动剪切应变衰减的速率越慢;阻尼比随着动剪切应变的增大而增大,围压越大,阻尼比越小,变化趋势可用提出的修正的Hardin-Drnevich公式进行描述。研究成果可为土石坝抗震设计与动力稳定评价提供理论基础。     

某土石坝心墙料残余变形特性试验研究

采用从英国GDS公司进口的电机控制动三轴试验系统,利用改进沈珠江模型对某水电站心墙堆石坝心墙筑坝材料进行了动残余变形特性的试验研究。试验表明:对天然混合土料而言,试样主要表现为剪切变形;材料的动力累积应变εv、εa和残余应变εvr、γr随着围压力σ3的增减而增减,动应变幅值也随着围压σ3的增加而增大;在相同条件下,随着固结比Kc的增加,材料的累积体应变和残余体应变均减少。     

尾矿粉土动力变形特性试验研究

采用GDS动三轴试验仪,对某尾矿坝的尾矿粉土筑坝料进行了动模量与阻尼比试验,研究了尾矿粉土的动应力-动应变特性,分析了围压和固结比对最大动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并基于沈珠江动力本构模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动剪切模量和模量衰减的修正公式。试验结果表明:随着围压和固结比增大,尾矿粉土的动弹性模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;该修正公式可以将固结比和围压对最大动剪切模量和模量衰减的影响归一化,能较准确地反映尾矿粉土的动力变形特性。     

尼雅水库坝料动力特性研究及三维地震反应分析

为研究沥青混凝土心墙坝抗震能力,以新疆尼雅水库为例,利用大型三轴仪进行动模量阻尼比和永久变形试验,分析筑坝材料的动力特性,并采用等效线性黏-弹性模型和大工双曲线残余变形模型对坝体进行地震反应分析.结果表明:砂砾料和过渡料的最大动剪切模量比堆石料高4％ ～11％,而堆石料的最大阻尼比比砂砾料和过渡料高4％ ～14％;心墙...     

土石坝料动力试验数据的一种统计公式

坝料动力特性是土石坝动力分析的重要参数。大型土石坝工程一般直接进行坝料动三轴试验,确定动力参数;而中小型工程,则大多采用工程类比法确定。本文在对现有的国内外试验数据进行系统整理与分析的基础上,给出了堆石料、心墙料的等效动剪切模量比和等效阻尼比随动剪应变非线性变化的统一数学表达式。这些公式可用于判定坝料动力试验成果的合理...     

堆石料动力残余变形特性试验研究

通过大型动三轴试验,对某水电站土石坝主堆石料的动力残余变形特性进行了试验研究,并结合数据探讨了沈珠江模型的适用性。分析表明沈珠江残余变形模型计算结果与实际结果有时存在较大偏差,不能很好地描述较高动应力情形下的动力残余变形全过程曲线。充分考虑振次和动应力比对残余变形的影响,对沈珠江模型进行了改进,使残余变形与振次的关系更符合实际。不同动应力和围压下堆石料的残余变形实测值和模型计算值对比表明,改进模型对残余体应变和残余剪应变均能较好地拟合。     

土的动力变形特性测试自动化

在对DTC 158共振柱仪进行技术改进时,将配置Vib'SYS数据采集系统的微型计算机与DTC 158共振柱仪连接,实现对共振柱试验数据的自动采集、记录、计算和处理。文中介绍了共振柱试验的基本原理和改进后仪器的特点,并结合工程研究项目,在DTC 158共振柱仪上进行土的动剪模量比和阻尼比随动剪应变变化试验。通过实际工程应用表明,经过技术改进后的DTC 158共振柱仪的控制及测量性能提高一个数量级。Vib'SYS数据采集系统用于DTC 158共振柱仪,进行土的动力变形特性试验,提高了DTC 158共振柱试验的自动化程度、精度和工作效率。     

尾矿砂的动力变形及动强度特性研究

通过对某钼矿尾矿砂在不同固结应力状态下进行的动三轴试验,研究了该尾矿砂的动力变形和动强度特性。试验结果表明：该尾矿砂的动应力应变关系可用Hardin等效黏弹性模型描述,模型中的起始动剪切模量和最大动剪应力皆随固结应力比和有效固结围压的增大而增大,这两个参数与有效固结轴压成幂函数关系,且其受固结应力的影响较小。同时,该尾矿砂的阻尼比随动剪应变的增大而增大,有效固结围压和固结应力比的变化对阻尼比与动剪应变关系的影响较小;在不同固结应力条件下,阻尼比与最大阻尼比之比与动剪切弹性模量比的减小量之间在双对数坐标系中呈较好的线性关系。在振动条件下,该尾矿砂达到破坏时对应的动剪应力随有效固结围压和固结应力比的增大而增大,其动剪应力比受固结围压的影响较小,并随固结应力比的增大而减小。