时间效应对砂土小应变动力特性影响及其细观机制研究

采用英国 GDS 公司生产的共振柱(RCA)测试系统,对福建标准砂进行11组不同条件的时间效应试验,研究砂土小应变剪切模量和阻尼比随时间的变化情况,并运用颗粒滑移和接触力均一化理论对测试结果的细观机制进行解释。试验结果表明福建标准砂小应变剪切模量随时间逐渐增大,阻尼比随时间逐渐减小;同时研究发现相对密实度、应力历史和黏粒含量对砂土时间效应影响显著：在围压35 kPa时,松砂的时间效应大于密砂;当围压增加到150 kPa时,试验结果恰好相反：密砂的时间效应大于松砂。应力历史是影响砂土时间效应的重要因素：加卸载循环和超固结都会降低砂土的时间效应。在砂土试样中添加高岭土粉末能提高砂土的时间效应。     

干砂饱和砂小应变剪切模量共振柱弯曲元对比试验研究

通过对2种洁净的干砂与饱和砂进行弯曲元与共振柱对比试验研究,得出了可靠的弯曲元剪切波传播时间确定方法,并对饱和砂土弯曲元与共振柱试验结果的偏差进行解释。不同频率激发信号对弯曲元剪切波速传播时间的研究证实,剪切波速随激发频率的增大而增大,采用激发频率为10kHz的初达波法与共振柱试验得到的结果具有较好的一致性。饱和砂土弯曲元与共振柱试验剪切波速结果相差6%～10%,可通过饱和砂土中剪切波速的弥散性对其进行解释。大部分洁净砂在弯曲元试验中激发频率一般大于特征频率,均需考虑剪切波速的弥散性。而对于天然砂土或粉土一般具有较高的特征频率,其弯曲元试验中一般不考虑剪切波速的弥散性。为洁净砂和天然砂土饱和土样的弯曲元测试提供有效方法。     

松散砂土不稳定性试验研究

 对松散丰浦砂进行三轴不排水和常偏应力排水剪切(constant shear drained,简写为CSD)试验。试验采用高精度变围压三轴仪可实现CSD试验全过程偏应力不变,得到比以往研究更为可靠的试验结果。试验发现,在不排水试验中,同一孔隙比的试样在不同围压下具有相同的不稳定线,但同一围压下不稳定线的斜率随孔隙比的增大逐渐减小并趋于稳定。试样在完全排水条件下会发生不稳定,即试样产生明显塑性变形,轴向应变和体积应变迅速增大。以往的研究中CSD应力路径的施加采用轴向力不变,试验过程中偏应力的减小会对不稳定性的判断造成影响,这可能是不同研究者得出不一致结论的重要原因。对松散砂土在不排水和排水条件下不稳定性的区别与联系进行分析,得出如下结论：松散砂土无论在不排水条件下还是在完全排水条件下,相同孔隙比的试样均是在同一应力比下达到不稳定状态。试验结果为排水条件下不稳定性机制研究提供更强有力的试验依据,可用于解释某些边坡的破坏机制。     

砂土小应变动力特性弯曲–伸缩元联合测试试验研究

近年来弯曲元在小应变动力特性测试中得到了广泛应用,但对弯曲–伸缩元的联合测试研究较少,国内对弯曲–伸缩元联合测试的研究几近空白。采用弯曲–伸缩元对福建砂进行了剪切波和压缩波联合测试,通过更宽区段激发频率和不同分析方法对剪切波速和压缩波速的确定进行了系统分析,得到了可靠的剪切波和压缩波传播时间确定方法。采用10~20 k Hz峰值法和互相关法可较方便准确地确定剪切波传播时间;压缩波初始到达较易判断,激发频率对压缩波速影响较小。利用弯曲–伸缩元联合测试得到剪切模量G_0和侧限模量M_0,试验结果表明围压和孔隙比对G_0的影响程度均较对M_0的影响程度大。通过剪切波速和压缩波速可计算得到泊松比,随密实度和围压的增大泊松比均以线性规律减小。为弯曲–伸缩元的进一步应用提供了有效的方法。     

松散砂土不稳定性试验研究

对松散丰浦砂进行三轴不排水和常偏应力排水剪切(constant shear drained,简写为CSD)试验。试验采用高精度变围压三轴仪可实现CSD试验全过程偏应力不变,得到比以往研究更为可靠的试验结果。试验发现,在不排水试验中,同一孔隙比的试样在不同围压下具有相同的不稳定线,但同一围压下不稳定线的斜率随孔隙比的增大逐渐减小并趋于稳定。试样在完全排水条件下会发生不稳定,即试样产生明显塑性变形,轴向应变和体积应变迅速增大。以往的研究中CSD应力路径的施加采用轴向力不变,试验过程中偏应力的减小会对不稳定性的判断造成影响,这可能是不同研究者得出不一致结论的重要原因。对松散砂土在不排水和排水条件下不稳定性的区别与联系进行分析,得出如下结论:松散砂土无论在不排水条件下还是在完全排水条件下,相同孔隙比的试样均是在同一应力比下达到不稳定状态。试验结果为排水条件下不稳定性机制研究提供更强有力的试验依据,可用于解释某些边坡的破坏机制。