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。     

细粒含量对饱和珊瑚砂动力变形特性影响试验研究

为了满足南沙珊瑚岛礁及近岸军事与民事功能设施建设对珊瑚砂动力特性参数的急迫需要,系统而深入地研究珊瑚砂动力变形特性已是一项紧迫的科学任务。利用共振柱对取自南沙群岛某岛礁的珊瑚砂开展了系列动剪切模量和阻尼比特性试验研究,探究相对密度D_r、初始有效围压σ’_m、细粒含量F_C对南沙珊瑚砂动力变形的影响。试验结果表明:反映σ’_m对最大动剪切模量G_max影响程度的应力指数n是与土性相关的常数;结合文献中3类砂类土的G_max试验数据,发现随等效骨架孔隙比e_sk~*的增大各砂类土的应力修正最大动剪切模量G_max/(σ’_m/p_a)~n单调减小,且两者呈现较好的幂函数关系;在同一应变水平下,珊瑚砂动剪切模量G随Fc的增大而减小,随D_r、σ’_m的增大而增大;当剪应变γ<10^-4时,F_C、D_...     

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。     

上部结构-土-隧道相互作用体系振动台试验模型土的设计与试验研究

为使上部结构-土-隧道相互作用体系各部分的加速度相似比相匹配,真实还原地震作用下整个体系的动力响应,采用理论分析和试验相结合的方法,设计了一种以锯末、河砂、粉质黏土以及水为成分的模型土。对试配的不同材料配比的模型土进行了大量30 kPa围压下的共振柱试验,并以此为基础设计进行了正交试验,创建Y(Sγr,Sα,Q)函数以判定模型土与原型土G/Gmax-γ动力特性曲线的相似性。正交试验结果表明:模型土的材料锯末、河砂与粉质黏土最优质量比为18%:27%:55%,含水率为50%;最优方案模型土基本满足了其与原型土加速度相似比Sa等于3、动剪切模量比G/Gmax随剪应变?变化的关系曲线相似的预期目标;并获得了各添加材料对模型土相关动力参数的影响规律。另外,进行了50,70 kPa围压下的最优配比模型土的共振柱试验,验证了其基本满足与原型土在不同围压下G/Gmax-γ动力特性曲线的相似性,同时对比二者的阻尼比?随剪应变?的变化关系曲线,得出二者关于阻尼比的相似性尚可;并基于卓越周期相似分析再次验证模型土与原型土的相似性。研究结论可为今后有关振动台试验模型土的配制提供一定的参考。     

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。     

杭州地区软土层土质特性研究

通过对杭州地区典型软土层（第①、第②软土层）土质力学特性、动剪切模量比和阻尼比的分析,详细探讨了杭州地区第①、第②软土层压缩指标、抗剪强度指标与物理指标之间的分布规律和相关性,拟合了相应的经验回归公式,发现了第①、第②软土层动剪切模量比G/Gm ax、阻尼比λ与剪切应变γ之间的关系,并利用M artin-davidenkov模型和陈国兴等建议的阻尼比经验公式进行了拟合,给出了拟合曲线和拟合参数推荐值,从而得到小应变条件下,杭州地区软土层动剪切模量比G/Gm ax和阻尼比λ随剪切应变γ变化的参考值,有利于杭州地区第①、第②软土层动力特性的认识。     

大型振动台试验模型场地土的配制方法北大核心

基于相似比理论,将锯末和砂两种材料按一定比例混合,配制出了用于大型振动台试验的模型场地土。在相似关系控制方程的基础上,对不同配比的模型土进行了动三轴试验,得到了模型土的动应力-应变滞回曲线。经过数据处理,得到了不同配比模型土的动剪切模量以及相应的动剪切模量比-剪应变和阻尼比-剪应变动力特性曲线。将试验结果与原状土动力性质相比较,最终找出了满足本文相似比理论和振动台试验要求的模型土最优配比。该方法为今后类似的振动台试验模型土的配制提供了借鉴。     

大型振动台试验模型场地土的配制方法

基于相似比理论,将锯末和砂两种材料按一定比例混合,配制出了用于大型振动台试验的模型场地土。在相似关系控制方程的基础上,对不同配比的模型土进行了动三轴试验,得到了模型土的动应力-应变滞回曲线。经过数据处理,得到了不同配比模型土的动剪切模量以及相应的动剪切模量比-剪应变和阻尼比-剪应变动力特性曲线。将试验结果与原状土动力性质相比较,最终找出了满足本文相似比理论和振动台试验要求的模型土最优配比。该方法为今后类似的振动台试验模型土的配制提供了借鉴。     

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.     

强硫酸钠盐对饱和砂土动力特性影响的试验研究

为了研究强硫酸盐对饱和砂土动力特性的影响,配制五种不同工况饱和砂土试样。通过动三轴仪对试样土体进行动力特性试验,通过试验得到试样土体的应力曲线、应变曲线、动剪应力应变滞回曲线。结合ANSYS软件,模拟不同工况下饱和砂土的路基模型,分析其在地震荷载下Y轴的应力变化规律。结果表明：当土体达到液化时,含盐饱和砂土较不含盐饱和砂土所需振动次数更多;含盐饱和砂土中,10%含盐饱和砂土较其他三种土体达到液化时所需振动次数更多;当硫酸盐含量适当时,土体的动力特性高于普通砂土,而当硫酸盐含量继续增加时,土体的溶陷特性大于抗液化性能,土体刚度降低,抗液化性能降低。     

城市固体废弃物的动力特性及参数确定

参照杭州天子岭填埋场城市固体废弃物(MSW)主要成分,人工配制固体废弃物试样,利用中型动三轴试验仪研究其在较大应变范围内MSW的动力特性。由于MSW的高压缩性,初始孔隙比不同对试样的动力特性影响不大。建议了归一化动剪切模量和阻尼比与动剪应变依赖关系的取值范围和平均值曲线,并将其与不同塑性指数黏土的动力特性进行对比,可以发现MSW材料剪切模量衰减和阻尼比曲线较好的呈现出中塑性黏土的特征。最后,对城市固体废弃物的动剪切模量Gd和阻尼比D随动剪应变dγ的变化曲线进行了拟合,并给出了拟合公式的参数取值。     

加载频率对饱和珊瑚砂剪切模量硬化和衰退特性的影响

为探究循环加载频率f对珊瑚砂动剪切模量硬化和衰退特性的影响,采用不同f(0.01Hz、0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、1Hz)的分级和单级加载模式,开展中密、均等固结、应力控制的饱和珊瑚砂不排水循环剪切试验。珊瑚砂的孔压门槛剪应变(低于该应变不会产生超静孔压)和模量门槛剪应变(低于该应变不会产生剪切模量衰退)的大小基本相同,可统一称为门槛剪应变γ_th,且γ_th值的大小不受f的影响。低应变(≤γ_th)时,动剪切模量G随循环剪应变幅值γ_a的增大而增大,与施加的循环应力比(CSR)呈二次多项式关系,模量硬化指数δ_s最大可达1.2;高应变(>γ_th)时,G-γ_a关系曲线不受f的影响,模量衰退指数δ_d可表示为γ_a的负幂函数;G随循环次数N增大而衰退的速率随f的增大而减小,与f相关的δ_d可表示N的显式表达式。     

非等向固结下砂土最大动剪切模量增长模式及Hardin公式修正

采用共振柱试验方法,提出了一个非均等固结下砂土最大动剪切模量新的增长公式。试验和分析结果表明,描述非均等固结对最大动剪切模量影响较为合适的方式是以幂函数模式建立非均等固结下最大动剪切模量相对于均等固结下最大动剪切模量的增量ΔGm/G0,m和固结比的增量kc-1 之间的关系,即ΔGm/G0,m=C·(kc-1)B。系数B 是一个远小于1 的数,表明最大动剪切模量在kc 接近1 时增长较快,在kc继续增大时增长变慢并趋于平缓,不同于Hardin 公式中最大动剪切模量与kc 间近似直线的增长关系。对文中的两种砂,系数C 为0.55-0.74,表明非均等固结对土最大动剪切模量有重要和不可忽视的影响,kc>1 下最大动剪切模量较kc=1 时增长的程度明显比Hardin 公式要大。     

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。     

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.     

海洋环境下人工胶结土长期动力特性研究

近年来,随着我国对海洋领土的开发,如人工造岛计划的实施,加强了对海洋资源的利用。然而海洋恶劣的气候环境、海水对岛上结构基础地基的腐蚀,对近海结构的耐久性提出了严峻的挑战。本文重点关注利用胶结材料—水泥对砂性地基处理后,地基在海水条件下动力特性的演化,将利用动三轴和共振柱试验获得全应变范围内不同侵蚀时间对人工胶结土的动剪切模量和阻尼比的影响,并对不同浸泡时间的动剪切模量给了拟合公式,同时,给出了预测水泥胶结土长期动剪切模量演化的经验公式,为工程设计提供参考。     

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。     

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。     

土的动力Hardin-Drnevich模型小应变特性及其阈值应变研究

以Hardin-Drnevich模型的双曲骨架曲线为基础,采用Masing准则构造其滞回圈,形成小应变土体动力耗散函数。然后从热力学基本定律出发,分析其对应的屈服面及能量耗散特性。发现筑坝堆石类无黏性材料的动力特性存在2个阈值应变,定义为第一和第二阈值应变。两个阈值应变将土体动力特性分成3段。当土体的动应变小于第一阈值应变时,土体屈服为常摩擦系数的摩擦耗散控制;当土体动应变介于第一、第二阈值应变之间时,土体屈服为变摩擦系数的摩擦耗散控制;当土体动应变大于第二阈值应变时,土体屈服除摩擦机制外还存在剪胀等土体结构改变的效应。土体的2个阈值应变主要受最大动剪切模量系数及指数控制,无黏性土的摩擦角对其也有一定影响。两个阈值应变均随最大动剪切模量系数及指数的增大而减小。     

南海钙质砂的动剪切模量与阻尼比试验研究

岩土体的动剪切模量和阻尼比是土工建筑物、近海场地动力稳定性分析中的主要动力学参数,为评价南海钙质砂的动力学特性,利用美国GCTS共振柱测试系统,对取自南海地区的钙质砂进行共振柱试验,研究固结压力、相对密实度对其动剪切模量和阻尼比的影响,并与石英砂进行对比分析。研究发现:相同的试验条件下,钙质砂的最大动剪切模量、阻尼比均大于石英砂;从总体而言,钙质砂的动剪切模量在剪应变小于0.1%时大于石英砂动剪切模量,在大于0.1%时两者趋于一致,其动剪切模量比G/Gmax随剪应变γ衰减的速度快于石英砂。根据试验结果建立钙质砂动剪切模量比G/Gmax、阻尼比D的数学模型,并结合现有的钙质砂动剪切模量比及阻尼比研究成果,给出钙质砂动剪切模量比和阻尼比的变化范围,为钙质砂场地工程建设中建筑物动力稳定性分析提供依据。