冻融循环对青藏粉质黏土动力非线性参数影响的试验研究

为研究冻融循环次数、动荷载频率和含水率等因素对青藏粉质黏土动力非线性参数的影响,在室内冻融循环试验的基础上开展动三轴试验,得出动剪应力与动剪应变(τ_d-γ_d)骨干曲线、动剪切模量比与动剪应变(G_d/G_(dmax)-γ_d)关系曲线。结果表明:不同冻融循环条件下重塑青藏粉质黏土的动力特性曲线符合Hardin-Drnevich双曲线模型,冻融循环次数、频率及含水率对青藏粉质黏土的动力非线性参数均有显著影响,6次冻融循环后青藏粉质黏土的动力非线性参数趋于稳定,冻融循环过程中孔隙水冻结相变引起的土体结构劣化是青藏粉质黏土动力性能剧烈变化的内在原因。当γ_d不变时(如γ_d=0.001),随冻融循环次数的增加,τd先快速减小后略有增大,Gd/Gdmax变化不大,含水率18%的试样在经历1,3,6,10次冻融循环后,τd分别减小了35.4%,48.6%,41.6%,43.0%,Gd/Gdmax分别减小了6.1%,0.5%,-1.2%,0.4%;随频率的增加,τd不断增大,G_d/G_(dmax)不断减小,当频率从0.5 Hz增加到5 Hz,对于含水率为18%,经历0,1,3,6次冻融循环的试样,τd分别增大了14.4%,22.1%,68.8%,52.6%,G_d/G_(dmax)分别减小了4.9%,17.2%,32.8%,22.6%;随含水率的增加,τ_d和G_d/G_(dmax)均不断减小,当含水率从13%增加到19.5%,对于经历0,1,3,6,10次冻融循环的试样,τd分别减小了53.7%,70.6%,77.8%,78.6%,78.5%,G_d/G_(dmax)分别减小了18.5%,27.7%,28.8%,24.6%,30.0%。研究成果可为寒区场地地震反应分析提供融土动力学参数。     

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。     

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。     

青岛第四纪冲洪积粉质黏土的动力特性研究

通过对青岛城区第四纪冲洪积粉质黏土原状土样进行大量动三轴试验,研究了在不同固结条件下此类粉质黏土的动弹性模量、动剪切模量及阻尼比等一系列的动力特性.试验结果表明:青岛第四纪冲洪积粉质黏土的应力-应变关系符合双曲线模型.土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压的增大而增大.土的动剪切模量随剪应变的增大而减小.每个模型土的初始动剪切模量G0和最大动剪应力τy与轴向固结应力间均有良好的幂函数关系,且对不同固结状态归一.阻尼比随剪应变的增大而逐渐减小,且当γd接近0.002时趋于稳定,围压和固结比对阻尼比的影响较小.     

洱海泥炭质土动剪切模量和阻尼比试验研究

为探究洱海地域泥炭质土动力学特性,利用GDS动三轴仪对重塑土样进行循环加载试验,得到了一系列围压、固结比、频率控制条件下的泥炭质土动应力-应变关系曲线,分析了不同围压、固结比、频率对土体动剪切模量G_d、动剪切模量比G_d/G_dmax和阻尼比λ的影响规律。结果表明:动剪切模量G_d随剪应变γ_d增大而减小,γ_d较小时,衰减速率较小,随着γ_d继续增大,衰减速率先增大后减小;在同一剪应变下,G_d随围压、固结比增大而增大,G_d对频率变化表现不敏感;采用Hardin-Drnevich双曲线模型(H-D模型)对重塑泥炭质土动应力-应变曲线拟合效果较好,动剪切模量比G_d/G_dmax随剪应变γ_d增大而减小,围压、固结比和频率对G_d/G_dmax的衰减规律无明显的倾向性;阻尼比λ随剪应变γ_d增大而增大,围压对λ变化规律影响较复杂,γ_d较小时,λ随围压增大而减小,γ_d较大时,λ随围压增大而增大;固结比越大,λ越大,频率越大,λ越小,λ对频率变化表现更敏感,体现了循环加载下泥炭质土的速率效应。     

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/...     

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。     

压扭耦合作用下粉砂土的双向动模量与阻尼比研究

为了研究振动频率和相位差对粉砂土双向动模量和阻尼比的影响,利用空心圆柱扭剪仪进行了一系列轴向与扭转向双向动荷载耦合作用的试验。结果表明:双向动荷载耦合作用下,振动频率和相位差对轴向动应力-应变关系曲线和扭转向的剪应力-应变关系曲线均有一定影响。振动频率和相位差对粉砂土的动剪切模量没有影响,只是相位差q=90°的初始动剪切模量最大。振动频率和相位差对粉砂土动压缩模量有一定影响,同一动应变处的动压缩模量随振动频率的增加先增大后减小,相位差q=0°时动压缩模量最大,q=90°的最小。振动频率对于粉砂土的动剪切阻尼比和动压缩阻尼比均没有影响,但是相位差对动剪切阻尼比和动压缩阻尼比都有较显著的影响,达到相同剪应变时,q=0°和180°时的动剪切阻尼比基本重合且明显高于q=90°的动剪切阻尼比;而相位差q=90°时的动压缩阻尼比在动应变达到0.1%之后增加较快,显著大于其他相位差的阻尼比。     

共振柱及动三轴试验在地铁工程中的应用分析

为考虑地铁运营期间,列车动荷载对土层的振动效应,对粉土、砂土和软土分布较广较厚地段选取适当地点布置一定数量的共振柱试验和动三轴试验,获得典型土层的动弹性模量、动阻尼比。试验结果表明,在特定剪应变值情况下,阻尼比随剪应变值的增大而增大,剪切模量比随剪应变的增大而减小。在同一围压条件下,当γ≤0.005时,阻尼比随剪应变值增加很快,剪切模量比随剪应变增大而减小的幅度大;但当γ0.005时,阻尼比随剪应变值增加缓慢,后期基本不变,剪切模量比增长缓慢,基本趋于平稳。围压相同时,剪切模量比随剪应变比的增加而减小,当γ/γ_r≤5时,其递减幅度大;而当γ/γ_r5时,剪切模量比随剪应变的递减幅度小,基本保持不变。     

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。     

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。     

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。     

地铁隧道周围粉质黏土动力参数试验研究

利用GDS共振柱试验仪,对地铁隧道周围粉质黏土进行动力参数(动剪切模量和阻尼比)研究,分析在不同围压试验条件下三种粉质黏土动剪切模量和阻尼比变化规律。试验结果表明:随着动剪应变的增大,动剪切模量逐渐减小,阻尼比逐渐增大;围压越大,动剪切模量越大,阻尼比越小,且围压对动剪切模量的影响效果要显著于阻尼比;液性指数越小的土体,围压对阻尼比的影响效果越显著;最大动剪切模量与围压、参考剪应变与围压、最大阻尼比与围压均存在较好的线性关系。     

列车荷载下青藏冻结粉质黏土变形特性试验研究

基于低温动三轴试验,对列车荷载下青藏冻结粉质黏土的动应变发展情况进行研究,得到冻结粉质黏土的回弹应变和累积塑性应变随振动次数、动应力幅值、冻结温度和初始含水率而变化的规律。结果表明:①青藏冻结粉质黏土回弹应变在加载初期迅速减小,振动一定周次后随振动次数的增加不均趋于稳定;②累积塑性应变随着振动次数的增加呈增大趋势,且表现出稳定型、破坏型和临界型三种形态;③冻结粉质黏土的回弹应变和累积塑性应变随着动应力幅值增加和冻结温度升高而增大;④初始含水率越高,冻结粉质黏土的回弹应变越小、累积塑性变形越大。研究成果对我国冻土地区铁路路基长期动力稳定型评价及路基设计具有重要参考价值。     

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.     

冻融循环后高温冻结粉土在循环荷载下的动力特性试验研究

对经过10次冻融循环的青藏人工冻结粉土试样在-1℃恒温状态下进行了3Hz和5Hz两种加载频率、不同动应力幅值的单轴循环动荷载压缩试验。试验结果表明:冻融循环后高温冻结粉土的累积应变随着振动次数的增加呈增长的趋势,在相同的振次时,动荷载应力幅值越大,累积应变越大;频率越高,临界动应力越小;初始阶段应变速率随时间的增大而减小,但随着振动时间的增加,破坏型曲线的应变速率达到一个最小值后开始增大,稳定型曲线的应变速率则在一定幅度的范围内波动;在振动时间相同时,动应力幅值越大、动荷载振动频率越高,应变速率越大;动应力幅值越大,破坏应变越大,破坏时间越短;同一动应力幅值下,频率越高,破坏时间越短。     

真三维应力状态下锦州粉质黏土结构性演化规律试验研究

为研究复杂应力状态下粉质黏土结构性演化规律,利用TSW-40型土壤真三轴仪,开展一系列不同围压、含水量和中主应力系数条件下粉质黏土的真三轴试验,探究真三维应力状态下粉质黏土应力比结构性参数的变化规律。研究结果表明:粉质黏土的广义剪应力-广义剪应变(q-ε)曲线主要表现为应变硬化型。应力比结构性参数mη与广义剪应变ε呈拟合度较高的对数关系。应力比结构性参数mη随广义剪应变、含水量、固结围压和中主应力系数的增大而降低。剪切作用初始阶段,mη下降较快;当ε达到5%左右后,mη逐渐趋于平稳;试样达到破坏标准时mη接近于1。数据分析结果表明:固结围压对土体结构性的影响最大,其次为中主应力,含水率对土体结构性的影响相对较小。     

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。     

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。     

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。