K0固结软土的循环剪切特性及其流变模拟

对原状温州黏土进行了三轴不排水循环剪切试验,系统分析了黏土在循环剪切过程中应变和孔压的累积特性以及加载频率的影响。考虑到天然黏土不等向固结历史的影响,试验土样在循环剪切前均先K0固结至原位应力状态。研究表明,对于K0固结软黏土,以剪应变累积曲线出现拐点作为循环破坏标准较为合适,此拐点对应的单幅破坏峰值剪应变es,tp大小基本恒定为3%,与加载频率、循环偏应力幅值等因素无关;循环荷载幅值一定时,荷载持续时间t对黏土的循环剪切性状起控制作用,可综合反映加载频率和振次的影响。根据黏性不排水循环累积效应与静力蠕变过程的相似性,按静力蠕变等效的思路,采用建立的各向异性弹黏塑性本构模型对其进行模拟分析,并通过试验验证了此流变等效方法的有效性。     

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。     

应变历史对黏土剪切模量和阻尼比的影响

在50 kPa、100kPa、300kPa和500kPa固结压力下,对16个土样进行高循环次数剪切试验以测定应变历史对正常固结黏土动力特性影响.实验结果表明:在排水固结阶段随着固结时间推移,剪切模量曲线上升而阻尼比曲线下降,剪切模量变化因固结压力增大更明显,25 h后两者变化趋于稳定;等幅值应变控制循环加载时,动剪模量...     

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。     

循环荷载下天津吹填土动应力应变关系研究

通过对天津滨海吹填土开展的循环荷载下的室内动三轴试验,研究了振动频率、固结比、动应力幅值的大小、静偏应力、循环振次等因素对动应力—应变关系的影响,试验结果表明,天津滨海吹填土存在临界循环应力比,且与固结围压成线性关系,以临界动应力作为归一化因子,建立了考虑固结围压与循环振次的动应力—应变关系曲线方程。     

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。     

循环扭剪作用下黄土的动剪切特性试验研究

原状黄土具有显著的结构性,在增湿及循环剪切作用下均可导致其结构破坏。通过不同固结围压条件下大尺寸原状黄土圆筒试样的动扭剪试验,测试分析了原状黄土从小应变到大应变的动应力应变关系,动剪切模量和阻尼比的变化规律,以及逐级增大循环扭剪作用下黄土的剪切强度。得到了10^-5~10^-2剪切应变范围内黄土动剪切模量随固结围压和含水率的变化规律,分析了黄土最大动剪切模量随黄土构度的变化规律。建立了黄土最大动剪切模量与构度和固结围压的关系式。揭示不同固结围压条件下不同含水率黄土的阻尼比随动剪应变对数值的变化分布在一个带内;循环扭转作用下圆筒黄土样存在两组破坏面。     

上海软土的动三轴试验和非线性损伤模型

用损伤观点研究上海淤泥质软土在动力荷载下的应力和应变的变化规律。试验结果说明,振次对土的性质影响很大,随着振次的增加,土体损伤不断增加,动应变增大,动应力却不断地减小。围压越大或者循环动应力比越大动强度越高,动应变发展的越快,越容易达到破坏。频率越大,土的破坏速度越快。三角形波比正弦波更易引起土的破坏。在试验基础上,定义了考虑振次影响的损伤变量,建立非线性损伤模型,并确定模型参数。     

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。     

小应变下舟山海相软土动剪切模量与阻尼比试验研究

以舟山海域海底原状海相软土为研究对象,利用GDS共振仪对各深度范围土样在不同围压下进行了一系列动力试验,得到了各深度范围土样在不同围压下动剪切模量和阻尼比随动剪切应变的变化趋势。试验结果表明:1×10-6~1×10-2应变范围内深度对舟山海相软土动剪切模量和阻尼比的影响不太明显;随着动剪应变的增加,动剪切模量逐渐衰减,阻尼比逐渐增大;围压对动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D/Dmax的影响比较明显,围压越大G/Gmax越大,阻尼比D/Dmax越小。通过理论分析采用修正的Hardin-Drnevich模型给出其归一化动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化关系曲线,并且给出了舟山海域海相软土G/Gmax和D的推荐值以及与规范值、袁晓铭推荐值加以比较。试验及分析结果加深了对舟山海域海相软土动力特性的认识,也进一步为海洋底盘工程建设提供了可靠的动力学参数。     

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。     

饱和黏土动剪切模量与阻尼比的试验研究

针对饱和黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,通过不固结不排水条件下的循环扭剪和竖向-扭转耦合试验,着重探讨了大应变情况下分级加载历史和循环应力耦合对动剪切模量与阻尼比等动力特性的影响。对试验结果的分析表明:采用多个试样单级加载与采用一个试样分级加载试验得到的初始骨干曲线、动剪切模量与阻尼比都较为一致,采用分级加载试验测定动剪切模量与阻尼比是可行的;耦合循环应力中的轴向偏差应力对扭转向应力-应变滞回圈的倾斜程度及动剪切模量与阻尼比都有显著影响,尤其当扭转向循环剪应力较小时,可以认为轴向偏差应力的大小控制着动剪切模量的增大量,受扭转向剪应力的影响,轴向应力–应变滞回圈的变化模式较为复杂。     

Dynamic shear behavior of GMB/CCL interface under cyclic loading

The dynamic shear behavior of composite liner interface is of great importance for landfill seismic analysis. In this study, an experimental investigation of the shear behavior of the interface between smooth high density polyethylene (HDPE) geomembrane (GMB) and compacted clay liner (CCL) is presented. A series of displacement-controlled cyclic shear tests were conducted to investigate the effects of displacement amplitudes, normal stress levels and number of cycles on the GMB/CCL interface shear behavior. Cyclic loading with higher displacement amplitude will produce greater vertical contraction and lower interface initial shear stiffness. Also, significant shear strength degradation was observed within the first 5 shearing cycles, then followed by slight interface reinforcement in subsequent cycles. The dynamic shear modulus of GMB/CCL interface is dependent on both normal stress levels and displacement amplitudes, while the damping ratio is only affected by displacement amplitudes. Finally, a method considering the GMB/CCL composite liner as an equivalent soil layer was proposed, which is useful for landfill seismic analysis.     

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。     

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。     

EPS混合土的动模量和阻尼比特性

作为一种路堤填料,EPS混合土在动力荷载作用下的模量和阻尼比是进行路堤动力稳定性分析的重要参数。开展了15个循环扭剪试验研究EPS混合土的动力特性,分析了EPS混合土的骨干曲线、模量以及阻尼比特性,重点讨论了配合比和初始固结条件的影响。结果表明,EPS混合土具有典型的动力非线性特征,受水泥土强度和初始应力状态控制;EPS掺入比对混合土的初始剪切模量几乎无影响,但土体进入非线性阶段后,EPS颗粒对混合土强度的削弱作用明显;EPS颗粒与水泥土间薄弱接触面的动力行为导致"结构阻尼"效应,是混合土阻尼机制的重要组成;EPS混合土的初始剪切模量随试样初始小主应力增大而增大,其模量衰减特性与初始小主应力和EPS掺入比显著相关。基于试验结果,给出了描述EPS混合土骨干曲线、模量衰减和阻尼比增长特性的经验模型。     

改性膨润土动力特性试验研究

为了提高膨润土的工程性能,文中对膨润土进行改性并进行了共振柱试验,探讨了频率、压实度对动力特性的影响,研究表明改性后得到的Mg基膨润土自由膨胀率大幅度下降,加载频率对动剪切模量的影响并不明显,但阻尼比随着加载频率的增加而增大,动剪切模量随着压实度的增加而增大,阻尼比随着压实度的增加而减小.     

Investigation on shear modulus and damping ratio of Algiers marls under cyclic and dynamic loading conditions

A sound knowledge of the dynamic properties of soils is needed to solve several geotechnical engineering problems associated with earthquakes. Here we describe a laboratory investigation performed to measure the dynamic properties of the Plaisancian deposit of marls in the Algiers region using cyclic triaxial tests, cyclic double specimen direct simple shear tests, cyclic torsional shear tests and dynamic resonant column tests. The key parameters governing the nonlinear soil behavior under cyclic/dynamic loading and their relative importance in terms of affecting the dynamic properties of soils, wich are communaly represented by the normalized equivalent shear modulus reduction and damping ratio curves, are illustrated and discussed. We also address the differences in the deduced parameters obtained with different tests, procedures and interpretation criteria. The comparison between test results and empirical or semi-empirical relations for normalized equivalent shear modulus and damping ratio curves highlights a number of limitations and shortcomings of predictive models currently widely used.

     

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。