复杂应力条件下饱和松砂孔隙水压力增长特性的试验研究

针对福建标准砂D1=30％,在三向非均等固结条件下,利用新研制的土工静力一动力液压三轴一扭转多功能剪切仪针对多种不同初始主应力变化方式进行了循环扭剪试验,讨论了初始主应力方向变化等初始固结条件对饱和松砂不排水条件下孔隙水压力变化规律的影响,对循环扭剪过程中主应力方向与中主应力系数的变化进行了分析,给出了孔隙水压力随循环次数的变化规律。结果表明：分别以最大孔隙水压力和液化破坏时循环次数归一化后的孔隙水压力比和循环次数比之间的关系依赖于循环剪应力幅值和初始主应力方向。而归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系和循环剪应力幅值、初始主应力方向无关,可以统一地采用双曲线模式表达,其中的两个待定参数依赖于初始主应力方向。     

主应力轴持续旋转条件下饱和松砂的振动孔隙水压力特性

利用新研制的“土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪”,针对福建标准松砂,在三向非均等固结条件下,进行了能够模拟海洋波浪荷载作用下主应力轴连续旋转的循环耦合剪切试验。通过试验着重探讨了初始主应力方向、振动过程中主应力方向连续变化对不排水条件下砂土的振动孔隙水压力增长特性的影响。实验研究表明:在振动过程中主应力轴连续旋转的条件下,初始主应力方向对砂土的动孔压比与振次比之间关系具有显著的影响,随着初始大主应力与竖向之间夹角的增大,动孔压比的增长速度明显加快,具有较好的规律性;归一化孔压比与广义剪应变之间的关系基本上与初始主应力方向角和振动剪应力幅值无关。     

不同温压条件下饱水砂岩的变形破坏与孔隙压力问题的试验研究

本文通过不同温度与围压条件下的岩石三轴试验,研究了水、温度、有效围压对饱水的新沂砂岩变形破坏过程的影响及此过程中孔隙压力变化的特征。研究结果表明:(1)饱水砂岩的强度比风干岩石低20—30％,而排水条件下的这种差异更大;(2)岩石变形破坏过程中,孔隙压力的变化可划分出四个基本阶段:上升、缓升、下降与保持不变阶段,其中第二阶段相当于微破裂发生阶段,第三阶段相当于微破裂发展成为宏观破坏的阶段;(3)饱水砂岩的强度随环境温度的升高和有效围压的下降而减小,而且排水条件也促使强度降低,因此可以推断,井孔水位对震前异常反映灵敏的岩石力学与水动力学条件是:含水层的渗透性强、温度高、埋深浅、水头高。     

复杂应力条件下饱和松砂单调与循环剪切特性的比较研究

本文利用大连理工大学新引进与开发的“土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪”,针对福建标准砂,在不排水条件下同时进行了单调剪切试验与循环剪切试验,进而对其进行了对比分析。通过比较表明,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性密切相关,当循环剪切应力水平高于单调剪切过程中应变软化阶段最小强度时将会发生流滑变形。无论在单调剪切中,还是在循环剪切中,稳定状态时的有效偏应力比随着大主应力方向与竖向之间夹角的增大而减小,在中主应力系数相同的条件下,循环剪切中呈现显著剪胀时的有效偏应力比和最终稳定状态时的有效偏应力比峰值分别与单调剪切中达到相变状态时的有效偏应力比和最终稳定有效偏应力比基本上一致。然而不排水条件下单调与循环剪切过程中孔隙水压力的增长特性却并不相同,循环剪切中的最大孔隙水压力随着初始主应力方向角的增大而减小,单调剪切中的最大孔隙水压力却随着主应力方向角的增大而增大。     

偏压固结下饱和标准砂孔压增量分析

通过对饱和福建标准砂动三轴液化试验现象的系统分析,提出了一个偏压固结下孔压增量计算公式。分析表明,固结比对饱和砂土液化有重要影响,孔压相对增量与固结比增量之间呈幂函数关系,即ΔU/U0=C1,a(kc-1)C1,b。C1,b是一个远小于1的数,平均为0.41,表明孔压增量在kc接近1时降低速度较快,在kc继续增大时降低速度变慢并趋于平缓。C1,a在0.20-0.35之间,平均为0.27,意味着kc=2时的孔压增量较kc=1时降低20%~35%,平均降低27%。     

循环荷载下饱和砂孔压发展模型研究

以武汉地铁四号线二期工程中饱和砂为研究对象,通过室内动三轴试验,研究饱和砂在不同干密度、固结比及动剪应力比下的孔隙水压力发展规律。研究表明,武汉饱和砂的孔压增长可以用一个负指数模型进行描述,模型拟合结果与试验数据的一致性好,说明该模型具有一定的实用性。     

地震荷载下饱和砂土孔压增长时程计算方法

本文采用逐波累计方法,依据适于不同固结条件的孔压增量模型,计算每一应力循环的孔压变化,可给出非均等固结复杂情况下孔压实时增长过程。采用不同固结比两种砂进行若干典型地震荷载动三轴液化试验,试验结果与所提方法的计算结果有良好对应关系,表明本文方法可有效地描述地震荷载作用下非均等固结饱和砂土孔压增长过程。     

The effect of stress on pore pressure in rocks and the mechanism of water table anomaly before earthquakes

Triaxial compressive experiments of porous rock samples were carried out under various confining pressures and initial pore pressures without drainage; axial strain and pore pressure were observed versus differential stress. The results of such experiments show that pore pressure increases with increase of differential stress at low differential stress; pore pressure decreases with increase of differential stress at medium and high differential stress. Pore pressure also increases with large amplitude decrease of differential stress at high differential stress. Based on such experiments, it is suggested that water table anomaly before an earthquake reflects the change of differential stress in crustal rocks. The anomalous behavior of water tables in the epicentral and peripheral areas before the great Tangshan earthquake of July 28, 1976 are explained by such suggestion. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 88–95, 1991. This study is supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation. Professor Yongtai Che gave us much help in applying fund support and supplying earthquake case histories.     

饱和砂土不排水单调剪切特性试验研究——考虑剪切过程中变化的总主应力方向的影响

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对相对密度Dr=30％的福建标准砂,进行了不排水条件下的单调剪切试验。在剪切过程中,控制平均固结应力和中主应力系数保持不变,而总主应力方向不固定。与剪切过程中总主应力方向固定不变条件下的单调剪切试验进行了对比分析。试验研究表明,当饱和砂土试样具有水平沉积面时,初始固结主应力方向与剪切方向的不同组合,导致单调剪切过程中总的主应力方向的不断变化,从而显著地影响着饱和砂土不排水单调剪切特性。总的主应力方向是影响饱和砂土不排水单调剪切特性的最根本原因。