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。     

饱和淤泥质砂土动力变形及动强度特性试验研究

为研究淤泥质砂土的动力特性,利用动三轴仪对现场饱和淤泥质砂土进行不同固结应力状态下(固结围压σ3c=100,200,300,400 kPa,固结应力比Kc=1.0,1.5,2.0)的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析动应力–动应变关系,阻尼比、动强度等一系列变化规律,并对淤泥与砂含量比例对淤泥质砂土动力特性的影响进行初步探索。研究结果表明:固结应力状态对饱和淤泥质砂土动应力–动应变关系影响很大;阻尼比随动应变的增大而增大,相同固结围压下,阻尼比随固结应力比的增大而增大;不同固结应力状态下,动应力随破坏振次的增大而降低,相同固结应力比,不同固结围压下σd/(2σ3c)与fN关系可以近似归一;不同的淤泥含量对饱和淤泥质砂土的动力特性影响显著,在相同的动应变条件下,动应力随着淤泥含量的增大而减小;在相同的固结围压下,阻尼比随着淤泥含量的增大而增大;强度并不是随着淤泥含量的增加而单调增加,在淤泥含量为20%时强度最低。     

滨海淤泥固化土在路基回填中的应用研究

为实现滨海淤泥资源再利用，通过承载比（CBR）、无侧限抗压强度和抗压回弹模量试验探究了不同固化剂及其掺量对滨海淤泥固化性能的影响，并基于现行规范对滨海淤泥固化土用于路基填筑的可行性进行了分析。结果表明，滨海淤泥固化土的CBR值、无侧限抗压强度和抗压回弹模量均随着固化剂掺量的增加而增大；相同掺量下，偏硅酸钠对石膏的激发作用大于对水泥的激发作用，水泥掺入偏硅酸钠后，淤泥固化土的CBR值增大了3.4%～12.5%，而石膏掺入偏硅酸钠后，固化土CBR值增大了9.4%～41.7%；当固化剂A、固化剂C和固化剂D的掺量超过4%，固化剂B的掺量超过6%时，滨海淤泥固化土的CBR值能够满足《公路路基设计规范》中路基填筑用土CBR≥8%的要求；当固化剂A、固化剂C和固化剂D的掺量≥6%，固化剂B掺量≥8%时，抗压回弹模量能够满足《公路沥青路面设计规范》给出的路基填筑用土的抗压回弹模量要求。     

循环荷载下纳米SiO2改良水泥土动变形研究及微观分析

运用GDS真/动三轴仪和PQ001型低磁场核磁共振分析仪探究纳米SiO₂改良水泥土的动力特性及其内部孔隙变化。动力特性试验结果表明：水泥土的动应力-动应变曲线随纳米SiO₂掺量增加先上移后下降,动变形模量-动应变曲线、同级荷载滞回曲线圈面积、阻尼比-动应变曲线随着纳米SiO₂掺量增加先下降后上移,在纳米SiO₂掺量为2.5%时,水泥土抵抗动荷载能力最强;孔结构分析得出纳米SiO₂改良水泥土的内部孔隙结构得到改善,强度提高。推荐纳米SiO₂最优掺量为2.5%。     

水泥及其外加剂固化淤泥的试验研究

为了改善武汉东湖疏浚淤泥的物理力学性能,在传统水泥固化处理方法的基础上,掺入外加剂氢氧化钠(NaOH)和石膏,对100多组淤泥固化土试样进行了室内无侧限抗压强度试验,进行固化效果和固化机理的分析。结果表明:在疏浚淤泥固化过程中水泥占主导地位,对固化效果影响最为显著;NaOH促进了水泥的水化作用,增强了淤泥固化土的无侧限抗压强度,表现在固化淤泥早期强度的快速提高;石膏有利于固化淤泥早期强度的形成,其作用持续于整个淤泥固化过程。在水泥掺入比一定时,NaOH和石膏都存在最佳掺量,超过了最佳掺量,强度就会降低。3种固化剂的正交试验得出最佳配比为实际工程的应用提供依据。     

固化土动力特性与三因素动力模型试验

通过动三轴试验研究了Aught-set固化剂掺量、含水率、围压对固化土动力特性的影响。结果表明,固化土的抗动剪切破坏能力和动剪切模量随着围压增加而提高,而随固化剂掺量和含水率的增加呈现出先增后减趋势,最佳配比为固化剂掺量6%和含水率12. 5%。在高速列车循环荷载作用下,固化土的骨干曲线符合Hardin-Drnevich双曲线模型,依据模型参数(初始动剪切模量、最大动剪应力幅值)关于三参数的影响规律,提出了考虑三因素影响下的动参数模型,进而可发展出固化土的三因素动力模型。该研究成果可为高速铁路路基的设计、动力反应分析与灾害预防提供有力的量化依据,也可为公路路基的研究提供有益参考。     

分级循环动荷载作用下冻结粉土动剪切模量比与阻尼比分析

冻土作为公路和铁路的路基,其稳定性问题一直被广泛关注和研究。为寻求冻土在交通荷载下的破坏机制,基于低温动三轴试验,以青藏高原冻结路基粉土为研究对象,施加分级循环动荷载。考虑不同冻结温度、含水率、压实度和围压,对冻结粉土的动力学参数进行详细的分析。研究结果表明,动剪切模量倒数与动剪应变呈良好的线性关系,双曲线模型能较好的表达冻结粉土动应力–应变关系特点;冻结温度和含水率变化对动剪切模量比和阻尼比影响显著,且存在最佳冻结温度范围和最佳含水率范围控制其相应最大、最小值;压实度和围压变化对动剪切模量比和阻尼比影响较弱,并未发现存在最优范围。     

膨胀土与改性膨胀土的动力特性试验研究

在成都绕城路膨胀土路基改性试验研究的基础上,利用动三轴试验研究膨胀土及改性膨胀土在重复荷载作用下的永久变形及动力特性。分析了不同围压下弹性应变、累积塑性应变和动应变与荷载重复作用次数之间的关系,在双对数坐标系中比在普通坐标系中能更好地区分累积塑性应变的3个阶段。当忽略第1和3阶段时,累积塑性应变与荷载作用次数之间在双对数坐标系中近似呈线性关系。膨胀土的动应变与荷载作用次数之间也有类似的关系。比较了膨胀土与改性膨胀土的动力特性(如动弹性模量、动粘聚力、动摩擦角、阻尼比等),表明经改性后膨胀土的力学特性得到了明显增强。     

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。     

纤维纱加筋黄土动力变形动强度及震陷特性试验研究

将人工合成类纺织废弃涤纶布料进行开松、分梳、切断形成涤纶纤维纱,将具有良好抗酸碱腐蚀性能的涤纶纤维纱按照一定掺加比例与素黄土拌合制成纤维纱加筋黄土。利用新型伺服液压缸驱动动单剪仪对素黄土及纤维纱加筋黄土进行动力特性试验研究。分析其动应力-应变关系、阻尼比特性、动强度特性及震陷等变化规律。试验结果表明:同一动剪应变条件下,纤维纱加筋黄土的动剪应力大于素黄土;同一破坏振次条件下,随着纤维纱掺加比例的增加,动剪应力呈现先增大后减小的变化趋势,当纤维纱掺加比例为0.20%时,动剪应力最大;随着法向固结应力的增大,素黄土及纤维纱加筋黄土的动剪应力随之增大;同一法向固结应力条件下,阻尼比随着纤维纱掺加比例的增大而增大;不同纤维纱掺加比例的加筋黄土动剪应力比?d/(2?v)与破坏振次Nf的关系可近似归一化处理;一定振次条件下素黄土及纤维纱加筋黄土的残余应变均随着循环动剪应力的增大而增大;同一循环动剪应力条件下纤维纱加筋黄土的残余应变小于素黄土的残余应变;同一循环动剪应力条件下随着纤维纱掺加比例的提高,加筋黄土的残余应变减小;随着振次的增加,残余应变呈逐渐增大的变化趋势;震陷临界动剪应力随纤维纱掺加比例的增加呈先缓慢增大,再急剧上升,最后趋于稳定的变化趋势;根据试验曲线及相关数据确定出提高黄土抗震陷性能的最佳纤维纱掺加比例为0.20%。     

灰土的动力特性研究

通过GDS动力三轴仪上的三轴试验研究了灰土试样的动模量和阻尼比的变化规律,并考虑了围压的影响.通过归一化处理拟和出一种简单实用的计算动模量和阻尼比的方法.通过研究得出如下结论：灰土试样的动应力应变曲线,动弹性模量E、阻尼比D和应变水平ε的相关曲线与黄土相关曲线形状基本一致;灰土的最大动弹性模量比黄土的最大动弹性模量要大出许多,但阻尼比比黄土大一些.在相同的应变水平下,随着围压的增大动模量增大,当应变增大时,模量E随之减小,阻尼比D随之增大.     

不同车速下高速公路X形桩网复合地基动力特性研究

基于大比例模型试验系统,开展高速公路车辆荷载作用下X形桩网复合地基动力模型试验研究;测试了不同车速作用下桩网复合路基的动力响应,包括路基内部动应力分布、动应力扩散、格栅动应变、格栅累积应变、桩土差异沉降等的变化规律。结果表明,高速和低速状态下,动应力均会在格栅处产生波动,并且高频车速对车辆附加荷载贡献较小;当车速达到高速状态时,格栅的动应变变化较小,路肩处的垫层应力传递系数要小于路基中心处;格栅动应变比与格栅应变增量比存在线性关系,并且格栅的累积变形主要是在低速状态下产生的;车速越快,X形桩身动应力幅值越大,其桩身轴力小于圆形桩。     

水泥矿渣固化锌污染淤泥的试验研究

锌是一种常见的重金属污染物,淤泥被锌污染后会对自然环境造成危害。以15%水泥为基准外掺剂,选用不同配比的水泥矿渣来固化锌污染淤泥,分析矿渣对水泥土的固化效果。通过无侧限抗压强度试验、淋滤试验和电镜扫描试验分别研究固化土的力学强度特性、固化稳定效果和微观结构特征。试验结果表明:水泥矿渣固化锌污染淤泥的抗压强度随着外掺剂含量和龄期的增长而增大;相同的外掺剂含量水泥加矿渣的固化效果优于单掺水泥;对于5 000 mg/kg及以下的锌污染淤泥固化稳定效果良好;外掺剂K2(15%水泥+10%矿渣)对锌污染淤泥的固化稳定效果相对较好。     

高速铁路路基粗粒土B组填料大型动三轴试验研究

为研究高速铁路路基粗粒土B组填料的动弹性模量与阻尼特性,进行了大型动三轴试验。结果表明:动应变是影响粗粒土B组填料动弹性模量和阻尼比最主要的因素。随着动应变增大,动弹性模量呈幂指数减小、阻尼比呈S型曲线增加。随着固结围压或加载频率的增加,动弹性模量和阻尼比均增大。随着振动次数的增加,动弹性模量呈减小的趋势,应力水平越低衰减幅度越小。根据试验结果,建立了考虑围压、频率影响的动弹性模量及阻尼比关于动应变的关系模型,为高速铁路路基粗粒土B组填料的动力参数取值提供参考。     

基于Davidenkov骨架曲线的土体动力本构关系及其参数研究

以描述土体一维动应力-应变幅值关系的Davidenkov骨架曲线为基础,采用Mahing法则,构造了土体加载再卸载的一维动应力-应变关系滞回曲线;采用破坏剪应变幅上限值作为分界点,对Davidenkov骨架曲线用分段函数法进行修正,纠正了Davidenkov骨架曲线随着剪应变幅值的增大而不能趋近于破坏剪应力上限值的缺点;对修正后的Davidenkov骨架曲线和所构造的加载再卸载一维动应力-应变关系滞回曲线,推导了阻尼比的计算公式。讨论了Davidenkov模型参数值的变化对动剪切模量比G/Gmax–γ曲线和阻尼比D–γ曲线形状的影响规律,提出了综合考虑土的G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的Davidenkov模型参数拟合方法,并采用该方法给出了南京及其邻近地区各类土的G/Gmax–γ和D–γ曲线的Davidenkov模型参数的拟合值,结果表明:与常规拟合法的拟合结果相比,本文拟合法对G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的拟合结果更加合理,尤其是阻尼比D–γ试验曲线的拟合结果。     

含黏土粉细砂共振柱试验研究

使用GDSRCA共振柱试验系统研究了不同黏土掺量下粉细砂动剪切模量、阻尼比随动剪应变的变化规律及。结果表明:黏土掺量对粉细砂的动剪切模量和阻尼比有一定的影响,随着黏土掺量的增加,动剪切模量呈现出先减小后增大的趋势,当黏土掺量为40%时,动剪切模量最小;阻尼比先增大后减小,当黏土掺量为40%时,阻尼比最大。使用Hardin-Drnevich双曲线模型拟合动剪切模量比-动剪应变曲线的效果较好。     

城市固体废弃物动力特性试验研究

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。MSW的动剪切模量Gd和阻尼比D随着动剪应变γd的变化曲线与泥炭土的相关曲线形状基本一致,并且在相同应变时数值相差不大。在相同的动剪应变水平下,随着围压的增大,Gd增加而D减小;当动剪应变增大时,Gd减小而D增大。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。同时进行了现场剪切波速试验,确定了最大动剪切模量Gdmax的估算式。为便于应用,建议了归一化Gd和D与动剪应变依赖关系的取值范围和平均值曲线,并将其与OII填埋场MSW动力特性的研究结果进行对比,可以看出MSW的成分对其动力特性的影响还是比较大。     

螃蟹壳改良疏浚泥抗压强度试验研究初探

碳达峰与碳中和背景下,废弃泥的资源化利用是土木工程建筑业实现绿色发展的关键举措。探讨了废弃物螃蟹壳在提高高含水率疏浚泥无侧限抗压强度方面的可行性试验研究,分析螃蟹壳的添加对固化高含水率疏浚泥无侧限抗压强度的影响。试验结果表明：在相同养护龄期下,含螃蟹壳的固化高含水率疏浚泥与未含螃蟹壳的固化高含水率疏浚泥相比,螃蟹壳的添加会引起疏浚泥无侧限抗压强度的增加,且增加的幅度呈现出伴随螃蟹壳含量的增加而增大的趋势,其中螃蟹壳含量为10%的固化土的增幅最为显著;一定范围内,固化疏浚泥破坏应变伴随螃蟹壳含量增加表现出增加的变化趋势,含螃蟹壳的固化土的破坏应变比不含螃蟹壳的固化土更大,韧性更好。最后,通过拟合曲线分析了含螃蟹壳的固化疏浚淤泥的变形系数与无侧限抗压强度之间定量关系。     

冻融循环对重塑青藏粉质黏土阻尼比影响的试验研究

阻尼比是土的重要动力学参数之一。为研究动荷载作用下重塑青藏粉质黏土的阻尼比特性,在室内冻融循环试验的基础上开展动三轴试验,考虑冻融循环次数、含水率及动荷载频率等影响因素,得到重塑青藏粉质黏土的阻尼比–动剪应变(λ-γ_d)关系曲线及模型参数。结果表明:动荷载作用下重塑青藏粉质黏土的阻尼比受含水率的影响最为显著,受冻融循环作用的影响次之,受动荷载频率的影响较小。随冻融循环次数的增加,λ-γ_d关系曲线向上偏移,同一动剪应变对应的阻尼比增大,经历1次冻融循环后的λ-γ_d关系曲线变化最为显著,3次冻融循环后趋于稳定;随含水率的增加,λ-γ_d关系曲线不断向上抬升,曲线形态也由缓变陡,同一动剪应变对应的阻尼比普遍增大;随频率的增加,λ-γ_d关系曲线缓慢下移,同一动剪应变对应的阻尼比略有减小。研究成果可为寒区场地地震反应分析、路基动力响应分析中阻尼比参数的选取提供参考。