多功能静动三轴仪研制及在液化后大变形中的应用

土工试验在岩土工程中处于十分重要的地位。河海大学与日本圆井株式会社共同研制了一种新型的多功能静动三轴仪，该设备能进行静应力路径三轴试验、静扭剪、动扭剪、动三轴及垂直振动与周期扭剪双向振动的耦合试验，能模拟动主应力轴旋转、地震液化及液化后大变形等多种复杂的应力条件。文章对其构成和功能以及在液化后大变形研究中的应用进行了介绍。     

不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究

利用新研制的三轴—扭剪多功能剪切仪分别进行了竖向与扭转双向耦合剪切振动、振动三轴和振动扭剪等3种试验，采用内置于三轴室的轴力及扭矩双出力传感器和非接触式微小位移传感器测量荷载与位移，着重研究了均等固结条件下福建标准砂的动模量特性。试验结果表明：动力双向耦合试验在扭转方向和竖向的动模量与应变之间的变化规律分别与相同条件下的动扭剪、动三轴试验结果一致；归一化动模量与按照参考应变归一化后的应变比之间的关系不再依赖于初始固结压力、密度及应力路径；动三轴试验与动扭剪试验所得到的最大动剪切模量与初始固结应力之间的关系基本一致，与此相比，由动力耦合试验中扭转向振动分量所得到的结果偏高，由动力耦合试验中竖向振动分量所得到的结果又稍低。     

循环扭剪试验中饱和砂土的某些动力特性

本文用国内研制的首台循环扭剪三轴仪研究了饱和砂的动强度和液化的特性，围绕着模拟现场地震时土体应力条件，系统地进行了等压无预剪固结，等压有预剪固结和偏压无预剪固结的不排水循环扭剪试验，并将扭剪试验与一些相应动三轴试验结果作了比较，根据循环扭剪的试验结果，文中给出了一个孔压增长的概化模式。     

饱和砂土地震液化大位移机理研究

饱水砂土地震液化大位移会对土工构筑物造成严重的危害,对其机理的把握是大位移预测的前提和基础。本文对饱水砂土进行了振动液化后的静扭剪及再固结试验,结果表明液化后静加载曲线可分为两段：低强度段、强度恢复段;低强度段的模量极低,在较小的剪应力作用下应变即迅速增长,强度恢复段试样的强度则逐步得到恢复。由液化后静加载应力应变曲线...     

大型扭剪仪在粗粒材料研究中的应用

粗粒材料工程性质研究一般通过三轴试验进行。当粗粒材料用以筑坝时,用空心圆筒试样以扭剪方式测求其力学参数,尤其是动变形参数更符合实际坝体的应力状态。本文结合笔者在日本进修期间参加大型扭剪试验的体会,首先介绍日本建设省土木研究所研制的大型多用途扭剪仪及其试验方法;然后利用近年来的部分试验成果对粗粒材料的变形特性的主要影响因素作了简要分析。     

一个新的内时参量动孔压模型及其适用性研究

基于Ｆｉｎｎ等人提出的内时孔压模型，通过饱和砂土应变控制的振动扭剪试验，研究了孔隙水压力的增长规律，以有效剪剪应变路径长度参数为内时参量，提出了一个饱和砂土振动孔隙水压力的计算模型，通过对已有试验资料的检验表明。新的内时参量对于应变控制的动单剪，动三轴试验以及应力控制振动试验的孔压发展规律都具有很好的归一化性能。     

动主应力轴连续旋转下砂土的动强度

本文介绍用双向振动的动力扭剪仪模拟海洋波浪的中载形式，通过系统试验和对动主应力轴旋转和常规动扭剪试验结果的对比表明，考虑动主应力轴旋转，砂土的动强度将降低１５％左右。     

循环应力作用下饱和软黏土的不固结不排水强度与破坏准则

通过循环三轴与循环扭剪试验,研究了饱和软黏土不固结不排水循环强度的变化。结果表明：当循环破坏次数给定后,饱和软黏土的不固结不排水循环强度取决于土单元受到的静剪 （偏） 应力,与其受到的围压无关;当作用在土单元上的静剪 （偏） 应力比从0.3变化至0.6时,饱和软黏土循环强度也逐渐增大。进一步,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环应力作用下饱和软黏土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软黏土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

循环应力作用下饱和软粘土的不固结不排水强度与破坏准则

通过饱和软粘土循环三轴与循环扭剪试验,研究了循环应力作用下饱和软粘土不固结不排水强度的变化。结果表明,当循环破坏次数给定后,饱和软粘土的不固结不排水循环强度取决于试验土样受到的静剪（偏）应力,与其受到的围压力无关;当作用在试样上的静剪应力比（静偏应力比）从0.3变化至0.6时,饱和软粘土循环强度也逐渐增大;进一步依据Mises破坏准则,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环荷载作用下饱和软粘土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软粘土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

糯扎渡心墙坝反滤料的静动力特性研究

采用糯扎渡心墙反滤料进行静动力三轴试验。静力试验分别进行了K0固结和三向等压固结下的排水剪切试验,结果表明,两者的排水剪强度大致相同;K0固结排水剪试验的初始弹性模量Ei小于等压固结排水剪试验在相同围压下的初始弹性模量,体积模量则反之。动强度试验则表明,不同破坏标准对动强度影响明显,液化标准、应变破坏标准下的强度均大于极限平衡破坏标准下的强度,且随着固结比的增大其"地震总应力"抗剪强度也增大。更多还原     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。     

常体积振动单剪仪的研制与试用

本文指出了用振动单剪仪进行不排水试验存在的一些问题,分析了叠环式剪切盒的缺陷,详细介绍了我们研制的常体积振动单剪仪.该单剪仪为电磁激振式,有一特殊的静力加荷系统,以加筋乳胶膜作为剪切盒.它不仅具有普通的振动单剪仪的一切功能,还可以用来进行螺母加载或砝码加载常体积试验,可在?肖除了孔压的情况下测定土的不排水动力特性,从而克服了不排水试验存在的问题.本文还给出了饱和砂样的不排水、砝码加载常体积、螺母加载常体积振动液化试验,及干砂样的螺母加载常体积振动液化试验的结果,并进行了分析比较,表明常体积液化试验基本上不受试样饱和度的影响,甚至可用干砂样测试砂的振动液化特性,具有迅速简便的优点. 一、引言 1976年唐山地震后,国内对砂土液化的研究更加重视起来.在我国,振动三轴仪是室内研究砂土液化最早使用的仪器,并积累了不少经验和资料.然而动三轴试验对现场     

西霞院坝基粉细砂的动力特性研究

西霞院坝基为粉细砂和砂砾石层，为进行大坝动力安全性分析和液化评判，采用振动三轴仪对坝基粉细砂的动力特性进行了试验，分析了其动强度、动力变形、动孔压特性，结果表明：粉细砂的振动应力比值随振次的增加而减小，随固结比的增大而增大；剪切模量随剪应变的增大而减小，阻尼比随剪应变的增大而增大。     

饱和砂土液化后强度与变形特性的试验研究

利用双向振动三轴试验装置,进行了饱和砂土液化后静力再加载试验。从砂土受振动荷载结束后所处的拉伸、压缩两种状态出发,对饱和砂土液化后的强度变形特性进行分析,研究了液化程度和围压对饱和砂土液化后不排水变形特性的影响。试验结果表明：振后处于拉伸状态的试样,液化后的变形由低强度段、超线性强度恢复段和次线性强度恢复段三段组成;振后处于压缩状态的试样,液化后的变形则只有次线性强度恢复段。提出了统一描述两种状态下砂土液化后应力应变关系的三阶段模型,并给出了模型参数的推导过程。与试验结果对比显示,该模型的预测值与试验值吻合较好,该模型有较好的适用性。     

饱和砂土液化后强度与变形特性的试验研究

利用GDS 10Hz/20kN双向振动三轴系统,进行了饱和砂土液化后静力再加载试验。从砂土受振动荷载结束后所处的拉伸、压缩两种状态出发,对饱和砂土液化后的强度变形特性进行分析,研究了液化程度和围压对饱和砂土液化后不排水变形特性的影响。试验结果表明,振后处于拉伸状态的试样,液化后的变形由低强度段、超线性强度恢复段和次线性强度恢复段三段组成。振后处于压缩状态的试样,液化后的变形则只有次线性强度恢复段。提出了统一描述两种状态下砂土液化后应力应变关系的三阶段模型,并给出了模型参数的推导过程。与试验结果对比显示,该模型的预测值与试验值吻合较好,说明该模型有较好的适用性。     

桩基施工对边坡黏土强度参数影响试验研究

桩基施工过程中产生的持续较大的振动对引起土体累计变形和超静孔压增大,引起土体强度降低。以某库岸边坡为背景,进行现场振动测试。根据振动产生的动应力特征,采用静、动三轴试验对土单元体原位应力状态进和应力路径进行模拟,并提供了试验方法及结果。最后分析了土的强度在施工期间动应力作用下的折减,建议强度折减系数取0.7~0.8。     

三门峡地区黄土状粉土动静力学试验研究

以三门峡地区黄土状粉土为试样,分别对重塑黄土状粉土试样进行动、静力学三轴试验,结果表明在不固结不排水及固结不排水条件下,试样的应力一应变曲线有不同的变化规律.动三轴试验表明:在相同密度及水分状态下,试样的动抗剪强度较静抗剪强度有较大幅度降低;在不同干密度状态下,试样的动力学特性明显不同,干密度大小对动抗剪强度有较大影响.黄土状粉土动力、静力特征试验表明,击实后黄土状粉土的动静力学性质良好,在岩土工程中能够替代普通土料作为建筑材料.     

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。     

细粒含量对粉土液化后低强度段变形的影响

应用多功能静动三轴仪进行细粒含量对粉土液化后变形试验,探讨细粒含量对粉土液化后低强度段变形的影响。研究表明,粉粒含量和黏粒含量对粉土液化后低强度段变形都有较大影响,不同黏粒含量对粉土液化后低强度段变形的影响在黏粒质量分数为9%时最大,随着粉粒含量的增加,粉土液化后低强度段变形逐渐增加,定量影响主要体现在变形参数C上。提出了同时考虑黏粒含量和粉粒含量对粉土液化后低强度段变形影响的定量模式,试验结果表明该模式有很好的可靠性。     

饱和砂土液化应变发展过程的研究

通过动三轴试验，研究了洞庭湖区饱和砂土液化过程中轴向应变的发展规律，根据应力-应变滞回环随振动次数的变化，将液化过程划分为4个阶段，并将轴向应变与砂土的应力路径、孔隙水压力的变化相联系，研究表明：砂土的应变与应力状态紧密相关.据此，观测轴向弹性模量随应变的发展而逐步衰化的过程，有助于进一步了解砂土液化的过程.