水泥土小应变动力特性试验研究

通过GDS共振柱,研究了不同围压、不同掺和比对水泥软黏土小应变动力特性(动剪切模量和阻尼比)的影响,得到了水泥软黏土小应变动力特性的变化规律。随着应变幅值的增加,动剪切模量逐渐衰减。最大动剪切模量随有效围压的增大而线性增大;在相同应变水平下,随着水泥土掺和比增大,有效围压对动剪切模量的影响逐渐减小。随着应变幅值的增加,阻尼比逐渐增大。相同应变水平下,试样的阻尼比随有效围压的增大而有轻微地减小。水泥掺和比对阻尼比的影响较小,随着水泥掺和比的提高,相同应变水平下试样的阻尼比有略微地升高。与动剪切模量相比阻尼比对有效围压和掺和比的变化不敏感。     

海东地区原状黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

使用英国GDS双向动态三轴试验系统对青海省海东地区原状黄土进行动力特性试验研究。试验结果表明:动应变ε_d 1%时,动剪切模量随动应变的增加急剧减小;动应变ε_d1%时,动剪切模量随动应变的增加减小缓慢,后期基本趋于稳定。动剪切模量随固结围压、固结应力比、加载频率的增大而增大,且增大幅值随应变的增大呈现减小的趋势。在动应变ε_d 0.5%时,阻尼比随动应变的增加迅速增大;在动应变ε_d0.5%时,阻尼比随动应变的增加缓慢增大;在较小动应变时,固结围压、固结应力比、加载频率对阻尼比无明显的影响,随着动应变的增大,阻尼比随围压、加载频率的增大而减小,随固结应力比的增大而增大。     

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。     

冻融循环作用下石灰改性黄土的力学特性试验研究

对石灰改性黄土进行击实试验,得到改性黄土的石灰掺量分别与最优含水量和最大干密度的变化规律。同时在冻融循环作用下,利用三轴剪切仪对石灰改性黄土进行固结排水剪切试验,以此研究冻融循环下石灰改性黄土的力学特性。结果表明：随石灰掺量增大,最优含水量也逐渐增大,最大干密度却呈减小的趋势。不同石灰掺量下,冻融循环后改性黄土的应力应变关系曲线随冻融循环次数的增加由弱硬化型向弱软化型过渡,最后趋于强软化型。随冻融循环次数的增加,破坏强度呈下降趋势,石灰掺量为6%且冻融次数10次时,围压越大,破坏强度衰减率越小;石灰改性黄土的黏聚力随冻融循环次数的增加而降低,最终趋于稳定,而内摩擦角几乎保持不变。石灰掺量一定时,随冻融循环次数增加,结构性参数减小,且变化趋势不大;冻融循环次数一定时,随石灰掺量的增加,结构性参数呈减小的趋势;同时,随着围压不断地增大,结构性参数也呈减小趋势,结构性参数与轴向应变关系曲线随着围压的增大由强软化型向弱软化型过渡。     

冻融循环对不同塑性指数路基土动力特性影响

取季节性冻土区3种不同塑性指数路基土,在最佳含水率下制成压实度大于95%的试件,在经历不同次数完整冻融循环过程后,进行不同围压下的动三轴试验。试验结果表明：在加载初期,土的动模量（包含动弹性模量和动剪切模量）随着循环次数的增加呈下降趋势,随着动荷载次数的继续增加,动模量渐趋稳定。取荷载作用5000～6000次的动模量的平均值作为土在此状态下的稳定值,得出规律如下：季冻区压实路基土动模量随围压的增加而增大,随冻融循环次数的增加而减小,随塑性指数的增加而增加；阻尼比随冻融循环次数、围压及塑性指数均无明显规律可循。通过数据分析得到动模量与围压、塑性指数和冻融循环次数的关系式,对于季冻区缺乏动模量数据的路基土,可依此公式进行冻融循环后的动模量推算,进而为季冻区的路基设计提供参考。     

桂林红粘土动剪切模量与阻尼比的试验研究

利用GDS动三轴仪,在应变控制条件下,对压实桂林典型红粘土进行固结不排水振动三轴试验。主要考虑了固结围压、固结应力比、压实密度和初始应变对红粘土动剪切模量和阻尼比的影响并分析其规律特性。结果显示:动剪切模量随振动应变的增大而减小,而随固结围压、固结应力比和压实密度的增大而增大;动剪切模量比随振动应变、固结围压和固结应力比的增大而减小,随压实密度的增大而增大;阻尼比是随振动应变、固结围压和固结应力比的增大而增大,在不同的振动应变幅值下表现不同大小。可用Hardin-Dmevich双曲线模型对动剪切应力和动剪切模量比进行很好的拟合。所得结果可为工程建设和场地地震反应分析提供一定的参考。     

饱和砂土动力特性的动三轴试验研究

利用GDS 10 Hz/20 kN双向振动三轴系统,进行了一系列饱和砂土不排水动三轴试验,研究了不同固结围压对饱和砂土动力特性的影响。试验结果表明:动弹性模量随动弹性应变幅的增大而减小,随围压的增大而增大;阻尼比随动弹性应变幅的增大而增大,围压对阻尼比的影响不显著,动弹性应变比较低的情况下,阻尼比有随围压增大而减小的趋势;不同围压下砂土的动强度曲线可近似地归一,其振动孔压发展模式与Seed提出的砂土的振动孔压发展模式相同,可以用反正弦三角函数拟合。     

振动历史对砂土非线性剪切模量和阻尼比的影响

利用 Stokoe 共振柱的非共振模式对干砂试样施加先期扭剪振动,系统研究振动历史对砂土非线性动力特性的影响。研究发现：对某一砂样,存在一个阀值循环次数,小于该阀值前,砂土最大剪切模量随循环次数衰减,大于该阀值后,随之增大。砂土归一化剪切模量几乎不受预荷载频率影响,阻尼比随预荷载频率增大而增大。归一化剪切模量随循环次数增大而减小,阻尼比则随之增大。增大围压将减弱先期振动对归一化模量和阻尼比的影响,而降低围压将进一步放大先期振动的影响。振动历史对归一化剪切模量和阻尼比的影响是土颗粒之间磨损作用和颗粒竖向再定向作用的共同结果。     

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.     

荷载历史对砂土最大剪切模量影响的共振柱试验研究

 利用共振柱的非共振模式对干砂试样施加先期动荷载,系统研究先期循环次数、预荷载频率、动预应力比、密实度、制样方法、先期剪切模式及围压静置时间等因素对砂土最大剪切模量的影响。试验结果表明：当先期循环次数小于某一阈值时,最大剪切模量随循环次数的增大而衰减;当达该阈值时,模量衰减率可达20%以上;之后,随循环次数增大而增长。最大剪切模量随循环次数的衰减程度随预荷载频率、动预应力比及砂土密实度的增大而减小,但其定性规律不受制样方法及先期剪切模式的影响。经历先期动荷载后,砂土最大剪切模量随围压固结时间的增长率仍很小,但较新鲜试样略大。砂土最大剪切模量随先期循环次数的变化关系是砂土结构密实化、土粒磨损作用、颗粒再定向或颗粒配位数定向共同影响的结果。     

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。     

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。     

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。     

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。     

海湾相有机质浸染砂的动力特性试验研究

海南省沿海地区分布着一种特殊的海湾相有机质浸染砂,为研究其动力特性,利用动三轴仪进行了不同围压和含水率下的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析含水率、围压对其动应力-动应变关系、动弹性模量、阻尼比的影响。试验结果表明：在动应变不变的条件下,动应力随含水率的增多而减小,随围压的增大而增大;动弹性模量在含水率变化时,变化趋势较平缓;阻尼比随着动应变的增加而增大,随含水率的增大而减小。在围压改变时,阻尼比的变化不明显。为海南省海湾相有机质浸染砂地区构筑物的动力计算参数的选取提供参考依据。     

砂卵石土在动荷载作用下的阻尼比研究

通过对砂卵石土的室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的阻尼比动力参数进行深入的研究。主要分析不同围压、不同固结比和不同振动频率对砂卵石土阻尼比影响的变化规律。试验结果表明,动应变对阻尼比有显著影响,阻尼比随着动应变的增大而增大,但随着围压或固结比的增加而减小,同时,阻尼比具有随振动频率的增大而减小的变化规律。     

冻融循环下青藏粉砂土双屈服面本构模型研究

 基于青藏粉砂土在冻融循环下的常规三轴固结剪切试验,通过引入模量残余比和冻融循环次数,建立考虑冻融循环影响的双屈服面本构模型。试验结果表明,粉砂土的应力–应变关系呈应变硬化型,而在整个剪切过程中,体变呈现剪缩的特性。粉砂土的剪切模量随着围压的增大而增大,随着冻融循环的发展而出现先减小后增大的趋势。与未冻融粉砂相比,冻融以后的弹性剪切模量可降低约36%左右。其应力平面p-q上的剪切屈服面和体积屈服面可分别用过原点的线性函数和椭圆型曲线进行描述。对于剪切和体积硬化特性,建立与塑性应变及冻融循环次数相关的硬化参数,且均采用非相关联的流动法则。所提出的双屈服面本构模型能够很好地反映土体的应力–应变特性,模型计算值与试验值较为吻合,该模型能较为准确地预测不同围压及不同冻融循环次数下的应力–应变关系曲线,较好地反映冻融循环对粉砂力学性质的影响。     

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。     

磷尾矿改良膨胀土动变形与动强度特性试验研究

利用GDS真/动三轴仪,进行磷尾矿掺量0%,3%,7%,11%及围压100,150,200 kPa下的改良膨胀土一系列动三轴试验;探讨不同围压不同磷尾矿掺量对改良膨胀土动应变-动应力(ε_d-σ_d)关系、动弹性模量、动强度及其指标变化规律的影响。试验结果表明:改良土ε_d-σ_d曲线随着磷尾矿掺量增多先上移后下降,最优掺量为7%;动弹性模量E_d随动应变ε_d增大而减小,ε_d≤0.2%时,动弹性模量减小迅速,εd0.2%时,土体进入塑性发展阶段,E_d减小变缓;动强度曲线符合幂函数关系,动强度随围压增大而增大,随磷尾矿掺量增加先增大后减小,相对于纯膨胀土,最大提高约40 kPa,增加量约30%;改良土动黏聚力c_d随磷尾矿掺量先增大后减小,相对于纯膨胀土最大提高约9 kPa,增加量达36%,磷尾矿掺量对动内摩擦角φ_d影响较小。通过非线性拟合动强度参数与磷尾矿掺量关系,给出动强度计算公式。     

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。