分阶段循环加载条件下温州饱和软黏土孔压和应变发展规律

土体在经过一定次数的循环荷载作用后,其动力特性会发生改变,对后续振动的响应会变得大不相同。通过对温州原状饱和软黏土分别在不排水和排水条件下进行连续循环加载和5个阶段的分阶段循环加载试验,分析了循环荷载作用及一定时间的停振对土体动力特性的影响。试验结果表明,一定时间的振动和停振后,由于土体动力特性发生了改变,后续阶段的残余应变将变小;不排水条件下,停振期孔压稳定在循环加载产生的残余孔压值附近,而振动期产生的变形一部分得到恢复;排水条件下,在振动期孔压呈现出先增大后减小的趋势,在停振期残余应变基本保持不变。这些结论对于深入分析交通荷载下土体动力响应和沉降发展具有一定的指导意义。     

循环荷载下软土地基固结沉降分析

软土地基在车辆长期作用下会产生较大的工后沉降,研究软土地基在车辆循环荷载下的变形及应力等特征,对控制工后沉降处理软土地基具有一定意义。以处于软土地基的某公路为例,应用ABAQUS建立饱和软土地基修正剑桥模型,不同时段通行车辆为循环荷载,得到公路在循环荷载下变形、应力、孔压等分布特性。结果表明,高峰通行时间越长地基的变形量越大,地基顶部孔压较底部孔压消散快,达到完全固结需要相当长的时间。     

高频振动时振动频率对饱和密砂动力特性影响试验研究

为研究饱和密砂土地基高频振动沉桩过程中土体动力特性,采用高频振动三轴仪对饱和密砂土进行不同振动频率下的振动液化试验,根据试验结果,给出液化时间t、液化振次NL、振动频率f三者的关系式。研究频率改变对动孔隙水压力随时间振次增长的影响,并将试验得出的孔压比和振次比关系与已有的动孔压应力模型比较,发现频率的提高会改变曲线形态。频率对饱和密砂振动过程中轴向应变的发展有显著影响,频率提高会降低砂土液化时的轴向应变,不同的振动频率会改变砂土液化前轴向应变随时间和振次的增长速度,影响轴向应变比与振次比关系。     

波浪循环荷载作用下滨海软土水平向动力特性试验研究

为研究海上风电桩基在波浪荷载作用下,产生水平向循环荷载对桩基周围土体动力特性的影响,以唐山地区滨海软土为研究对象,通过室内动三轴试验,研究不同围压、动应力幅值和振动次数条件下对软土水平向动力特性的影响。结果表明:软土水平向动强度随围压增加而增加,随振动次数增加而减小;动应力幅值增大,破坏振次减小;水平向动应变εd随振动次数增加变大,且动应力幅值越大,增速越明显,变化规律遵循Monismith模型;动应力幅值改变时,软土水平向动模量变化明显,当围压减小,动弹性模量减小;曹妃甸软土水平向间具有明显的结构性,不同围压条件下,随动应力幅值增加动阻尼比均表现增大趋势。     

不同频率影响下结构性软黏土动力特性试验研究

为研究频率对结构性软黏土动力特性的影响,以天津滨海新区结构性海积软土为试验材料,基于两种波形,进行了一系列动三轴试验,研究不同振动频率作用下结构性软黏土应力–应变关系、动力塑性累积应变以及孔压特性。试验结果表明,总体上振动频率越低,土体的软化程度越高,土体产生的变形越大,累积应变增速快最终值大,相同条件方波作用下的动应力应变软化程度高于正弦波。频率对孔压有影响,在相同振次下,孔压随频率的增大而减小。振幅对于孔压变化的影响表现为低幅值上升速度快,数值也大于高幅值作用下的孔压值,有明显的高幅滞后现象。     

地铁循环荷载作用下上海软土地基长期沉降计算

为准确预测地铁循环荷载作用下上海软土地基的长期沉降,建立基于边界面本构的ABAQUS轨道-隧道-地基三维有限元模型,分析了首次加载后隧道地基的沉降随土层深度和距隧道中心水平距离的变化规律,以及车速对沉降分布的影响;在此基础上,提取ABAQUS模拟的动应力分布,采用改进的K0固结条件下软黏土塑性累积应变计算公式,结合分层总和与固结理论,预测上海地铁1号线人民广场区段隧道的长期沉降,并与实测结果进行对比。结果表明:首次加载后,不同深度各测点距荷载作用位置越近,沉降轮轨分布越明显,残余沉降越大;随水平距离变化存在振动放大区,在3.5倍隧道直径范围外,残余沉降基本为0。改进的软黏土塑性累积应变模型能够更好反映偏压固结条件下循环加载轴向塑性累积应变的发展规律。但是,因不能考虑周围环境的影响,预测的长期沉降结果接近并略小于实测值。     

地铁行车荷载作用下地基土动孔隙水压力实验研究

通过单辆列车荷载,考虑列车间隙时间的长期荷载作用下的动孔水压力室内实验,确定了南京地铁一号线地基土的临界动应力比和临界动应力比时,列车运行初期孔压增长,后期基本不变,反之,每次列车荷载均会引起孔压增长,但后期孔压增长值很小,且增长值趋于稳定,最后通过地基土中动应力计算和分析,认为在地铁列车荷载作用下,南京地基土的孔压模型为强化型,并建立了动孔压计算模型。     

软土的振动排水固结特性试验研究

以江苏镇江某现场软土为研究对象,室内利用自主设计的动态固结渗透仪模拟饱和软土在振动荷载作用下的响应。在不同排水条件、围压、静荷载、振动荷载和频率下进行排水固结试验,并同单一的静压排水固结试验进行对比,重点分析试验过程中的动应变和固结排水效应,探讨软土的动力固结排水机理。试验结果表明,振动作用可以明显地提高排水速度,增加排水量;固结压力、振动荷载和频率对软土的振动排水效应产生显著的影响。试验结果和振动排水的机理分析,对当前软土地基处理及其施工工艺设计具有重要的实用价值和指导意义。     

交通荷载作用后粉质黏土不排水强度特性试验研究

利用动三轴仪,对京津高速铁路沿线典型的饱和粉质黏土经历交通荷载长期作用前后的强度进行对比试验,研究排水条件、施工扰动及超固结等因素对土体振后不排水强度的影响.研究结果表明:长期交通荷载作用下产生的累积轴向应变和孔压均可作为试样结构破坏程度的表征,且存在临界值.当应变或孔压超过其临界值时,振后强度会发生衰减.若施工扰动破坏了土体天然结构性,两者的临界值均将大大降低,地基振后强度均发生衰减,且衰减程度也比天然地基大.地基中存在良好的排水途径将有效提高正常固结地基振后承载能力;交通荷载的往复作用及排水条件对预压处理后的超固结地基强度影响较小.     

动力荷载作用下冻土变形特性研究

基于等幅值循环荷载作用下低温三轴振动试验资料,研究冻结青藏铁路北麓河黏土在长期往返加荷情况下的变形特征。根据不同温度、动应力幅值、频率、围压等因素下冻土的应变与振次关系曲线,得到随着振动次数、动应力幅值、围压的增加残余应变增大;随着温度的降低残余应变值减小,高温冻土对动力作用敏感;存在某一临界频率(6Hz左右),当频率大于或小于临界频率,残余应变增加速度都将增大的结论,并合理解释冻土特有的振融沉陷的成因机理。     

地铁振动荷载作用下隧道周围饱和软黏土动力响应研究

以上海地铁二号线静安寺站-江苏路站区间隧道周围饱和软黏土为研究对象,通过对隧道周围不同位置、不同深度土体中预埋土压力盒和孔压计,进行现场连续动态监测,对地铁振动荷载作用下饱和软黏土的响应频率、土体响应应力幅值随距离地铁隧道远近以及土体响应应力幅值随深度的变化规律进行研究,并提出了土体动力响应衰减计算公式,利用该式可以计算出地铁列车经过时的影响范围及其动力响应值的大小,可以预测与估算地铁列车振动荷载对周围建筑物的影响情况,为地铁设计、施工以及安全运营提供有价值的参考。     

间歇性变围压循环荷载作用下饱和软黏土变形特性

交通荷载由循环加载和间歇停振两部分组成,间歇停振对土体动力特性的影响不容忽视。交通荷载引起的应力场包含循环变化的轴向偏应力和围压。因此,通过对软黏土开展一系列间歇性变围压循环加载试验,对饱和软黏土在间歇性加载和循环围压作用下的变形特性进行了研究,分析了循环围压和间歇停振阶段排水条件对软黏土累积轴向应变的影响。研究结果表明,不同试验条件下软黏土累积轴向应变增量随加载阶段的变化趋势保持一致,即累积轴向应变增量随加载阶段的增加逐渐减小。累积轴向应变增量随循环围压的增大而减小。间歇停振阶段不同排水条件下,试样累积轴向变形变化规律也有所区别：部分排水条件下,循环加载阶段产生的超孔隙水压力在间歇停振阶段消散,试样累积轴向应变在间歇停振阶段有一定程度的增长;不排水条件下,循环加载阶段产生的一部分变形在间歇停振阶段得以慢慢恢复,试样累积轴向应变有所减小。上述研究成果可加深对间歇性循环荷载作用下软黏土变形规律的认识。     

列车振动对黄土地铁隧道结构影响研究现状

近年来,我国黄土地区城市轨道交通系统发展迅猛,一系列黄土地区地铁隧道结构安全性评价相关问题日益凸显,亟待开展黄土地区地下隧道结构长期稳定性与安全性相关的问题研究。针对地铁长期运营振动引起的黄土地铁盾构隧道结构动力响应研究相对滞后的现实,特别是地铁列车振动荷载作用下盾构隧道结构的损伤特性和寿命预测研究严重不足的问题,总结了国内外重要研究成果,对地铁列车振动对黄土地区地铁盾构隧道结构影响的研究现状进行分析,主要包括地铁列车振动荷载研究列车振动荷载下黄土动力特性、隧道结构响应及隧道结构长期寿命研究等,分析了当前研究存在的问题,并进一步提出了解决问题的思路和想法。     

基于小半径曲线段地铁运营对黄河冲积平原粉细砂土层孔隙水压力的影响分析

粉细砂层对于地铁小曲线运营中循环荷载的响应较为敏感，特别是列车行驶时对轨道产生离心力等问题尤为严重，而郑州大部分地区属于黄河冲积粉细砂层，因此地铁在长期运营状态下，由于粉细砂土层的动力响应导致的砂土层沉降，给列车运行带来较大隐患。本文进行了长期孔隙水监测，并利用MIDAS有限元计算平台建立地铁道床—衬砌—土体耦合动力模型进行相互验证，研究了土体在地铁列车长期循环荷载作用下造成不均匀沉降的原因，以此为基础阐述隧道底部土层的变形发展规律。发现了孔隙水压力和超孔隙水压力在列车运行过程中的变化规律以及隧道周围土层振动响应规律，表明隧道下方土体发生液化的可能性很低；孔压和超孔压在列车运行初期较大，后期逐渐稳定。     

往复移动荷载下超固结软黏土重力模型试验研究

研发了能够进行往复移动荷载下超固结软土地基的室内重力模型试验装置,并基于该试验平台开展了上海浅层超固结饱和软黏土的重力模型试验研究。通过一系列试验,揭示了超固结饱和软黏土地基在往复移动荷载下的累计孔压及累计变形随往复次数及动载幅值的时空演化规律。试验表明,深层土体处的超孔压动力响应明显较浅层的动力响应低,但其动力响应更为迅速。同时,土体在交通荷载行进方向上的动力响应比其他方向上更为强烈,其孔压衰减也最不明显。此外,动载幅值越大,初期的塑性变形和后期的位移增量也明显变大,并且不同水平位置处的差异沉降也越大。     

低频循环荷载下饱和软土的孔压及变形特性的试验研究

分析了振动频率对饱和软土动孔压变化和累积塑性变形的研究现状,利用美国GCTS开发制造的SPAX-2000动静真三轴测试系统,研究了交通荷载下低频对饱和淤泥质软黏土的孔压以及塑性变形的影响规律。试验结果表明,频率越低,总动孔压值和累积塑性应变越大。当频率低于0.1 Hz时,加载频率对动孔压和塑性应变的增长速率影响较大,若频率大于0.5Hz时,频率的影响可以忽略不计。在高循环应力作用下,高次数的循环荷载能对动孔压和累积塑性应变产生较大影响;若在低循环应力水平下,循环次数的影响可以忽略。     

基于Betti-Rayleigh动力互易定理求解移动荷载引起的地基土振动

 基于Betti-Rayleigh动力互易定理,论证了地基土Green函数的互易性,推导了移动荷载引起的地基土振动解析解,进而推证出移动常力荷载和移动简谐荷载作用下地基土表面振动在波数–频率域内和空间–时间域内的解析表达式,并采用Matlab对其进行数值计算。通过互易定理的使用将振源的移动问题变换为地面上受振点的移动问题,使移动荷载作用下地基土振动响应的解析表达式大大简化。最后结合某地基土参数对移动的单位常力荷载和单位简谐荷载作用下的地面振动进行算例分析,结果表明：移动常力荷载引起的地面振动属于典型的低频振动;移动简谐荷载作用下地基土表面出现波动的Doppler效应,且地面上受振点的振动频率范围由最上层地基土的Rayleigh波波速控制;地面上的受振点距振源较近时,地基土表面R波对振动的贡献明显高于P波和S波,而当受振点距振源较远时,P波对振动的影响较明显。     

沿海公路加筋地基动力特性试验研究

作用在公路上的交通荷载是一种特殊的循环荷载,其大小随时间而变化.沿海公路软土地基的工程性质差,应用土工合成材料加筋技术进行公路地基处理是一种行之有效的方法.以青岛沿海公路淤泥质软土地基为研究对象,以循环荷载作用下软土的动弹性模量和动阻尼比为研究内容,对加筋软土地基的动力特性进行试验研究.采用动三轴试验方法,设置淤泥质软土不加筋、加1层筋和加2层筋3种试样类型,分别在不同围压(50、100、150kPa)条件下进行动三轴试验,研究动应变水平、固结围压和加筋条件对软土动弹性模量和动阻尼比的影响.     

海底粉土动力特性的试验研究

为了对杭州湾海底粉质土在波浪荷载作用下的动力特性进行研究,选用杭州湾地区分布较广的粉土,通过一系列模拟不同振动频率的波浪荷载的动三轴试验,探讨了振动频率的变化对粉土动应变、动孔压和动强度的影响。试验结果表明:波浪荷载作用下振动频率的大小对土体的累积轴向应变和动强度有较大影响;振动频率的变化对动孔压的发展趋势的影响不明显,同时围压对动孔压比的影响很小,动孔压比与累积轴向应变的关系曲线具有良好的归一性。     

列车间歇荷载作用下路基细粒土填料的塑性变形行为及临界动应力研究

铁路路基承受的列车长期荷载作用为列车通过时的振动加载和无列车通过时的加载间歇,即间歇性动荷载.为探究列车间歇性动荷载作用下路基填料的塑性变形行为及临界动应力,设计一系列考虑含水率、围压、动应力条件等因素的连续加载与加载-停振的动三轴试验,对比分析加载间歇对路基土变形行为的影响,并重点分析间歇加载条件下路基土的塑性变形行...