河北承德黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

为研究河北承德黄土的动力学特性,开展了该地区路基土的室内动三轴试验,得出了承德黄土动剪切模量和动阻尼比的变化规律。结果表明:动剪切模量随干密度的增加和含水率的降低而增大,干密度越大,最大动剪切模量随含水率增加而降低的幅度越大;含水率越高,最大动剪切模量随干密度增加而增大的幅度越小。阻尼比随动剪应变增加而增大,可用本文推荐的公式进行拟合,拟合效果良好。相同条件下,承德黄土的最大动剪切模量远小于中西部地区,阻尼比增长速率大于中西部地区。     

固原重塑黄土动力特性共振柱试验研究

利用GCTS共振柱测试仪研究了干密度和固结压力对固原黄土重塑土动剪切模量和阻尼比的影响及试验数据误差的基本规律。通过设计不同工况的试验条件,对比分析结果表明:相同含水率条件下,最大动剪切模量G_(dmax)随固结压力和干密度的增大而增大。相同干密度条件下,黄土的动剪切模量比随围压的增大而增大;阻尼比随围压的增大而减小;相同围压条件下,黄土动剪切模量比随干密度的增大而增大,阻尼比随干密度的增大而减小;不同剪应变特征点的动剪切模量比和阻尼比试验数据呈现一定的离散性,且离散程度阻尼比明显高于动剪切模量比。研究成果可为该地区场地地震反应分析及工程建设提供基础资料。     

武汉砂土动剪切模量与阻尼比的试验研究

以武汉地铁4号线二期工程越江段饱和砂土为研究对象,通过室内GDS动力三轴试验,较为系统地研究了在单向循环荷载作用下砂土的动剪切模量和阻尼比规律特性及其影响因素。试验结果表明:动剪切模量、阻尼比与动剪应变的关系可以用Hardin-Drnevich双曲线模型进行描述;动剪切模量随动应变的增大而减小,随围压和固结比的增大而增大,而阻尼比的变化规律与动剪切模量相反。从而为工程建筑物的抗震设计提供了重要依据。     

南京细砂动剪切模量和阻尼比的试验研究

动剪切模量和阻尼比是重大工程开展场地地震反应分析必不可少的参数。完成了南京细砂的自振柱和动三轴试验,研究了固结围压、孔隙比、含水量和荷载频率对动剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明:固结围压和孔隙比对最大动剪切模量的影响显著,建立了最大剪切模量与固结围压、孔隙比之间的经验关系,最大剪切模量随细砂中含水量的增加而减小并趋于稳定;固结围压对动剪切模量比具有一定影响,其他3个因素对动剪切模量比和阻尼比的影响不明显;排水条件下泊松比随剪应变幅值的增大而增大,剪应变幅值在1.0×10-4~1.0×10-3范围时,泊松比增大的趋势更加明显;采用自振柱和动三轴试验测试得到的动剪切模量比和阻尼比基本一致。     

砂-锯末混合模型土的动力特性试验研究

为研究砂-锯末混合模型土的动力参数规律特性,采用动三轴试验,研究了此类土的滞回圈特性以及其动剪切模量和阻尼比随循环加载次数的变化规律。试验结果表明:分级循环加载过程中,随着荷载级别的增加,滞回圈的面积逐渐增大,形状从柳叶形向新月形发展;模型土的动剪切模量在各循环下基本为常量而阻尼比呈上下波动;而随荷载级别的增大,动剪切模量均值减小,阻尼比均值增大;与一般砂土相比,模型土的动力参数曲线分布形态类似,但动剪切模量比更小,阻尼比更大。     

豫东平原粉质黏土动剪切模量与阻尼比试验研究

粉质黏土动剪切模量和阻尼比是建筑场地动力稳定性评价的重要动力参数。为分析豫东平原粉质黏土的动力特性,利用双向振动三轴仪试验系统,对取自豫东平原地区的粉质黏土进行动三轴试验,研究粉质黏土状态及固结压力对动剪切模量和阻尼比的影响。研究发现:可塑粉质黏土(PSC)与软塑粉质黏土(SSC)的动力特性存在相近的变化趋势,动剪切模量比随剪应变的增大而减小,阻尼比随剪应变的增大而增大;在同一应变水平下,SSC的动剪切模量比随固结压力的增大而增大、PSC的阻尼比随固结压力的增大而增大;在相同试验条件下,PSC的最大动剪切模量大于SSC的最大动剪切模量;在剪应变小于0.01%时两者动剪切模量快速衰减,剪应变达到0.03%时两者动剪切模量趋于一致。根据现有的粉质黏土动剪切模量与阻尼比研究成果,结合试验数据,提出粉质黏土动剪切模量比、阻尼比随剪应变变化的数学模型,为豫东平原粉质黏土场地工程建设中的动力稳定性评价提供依据。     

基于累积耗损能量的饱和粉土液化特性试验研究

饱和粉土场地在强地震作用下易发生液化现象。开展饱和粉土的循环三轴试验,以循环加载的累积耗损能量为指标,探讨黏粒含量、密实度、有效围压和循环应力比等因素对粉土液化特性的影响,试验结果表明:粉土液化所需的耗损能量随黏粒含量的增加呈先减小后增大的趋势,当黏粒含量约为8%时粉土的液化耗损能量最低;液化耗损能量随粉土密实程度的增大而逐渐增加,并随初始有效围压的增长而增加,但粉土的液化耗损能量与循环应力比之间的关系不明显。     

砾石掺量及侧限压力对黏土类土石混合体动力特性的影响分析

黏土类土石混合体常作为路基填料在工程中广泛应用,然而其在交通荷载作用下的动力特性方面研究较少。为此,本文以0.05 Lc(Lc为圆柱试样直径)为土体、块石分类阈值,根据土石混合体中砾石掺量、侧限压力的不同,采用自振柱仪对其在小应变(10^-6~10^-4)下的动剪切模量和阻尼比进行研究。结果表明:土石混合体最大动剪切模量随砾石掺量的增加而不断增大,且在20%~40%掺量区间内增幅最大,随侧限压力的增加而增大,且增幅逐渐变小;在应变幅值相同的条件下,动剪切模量衰变程度随砾石掺量的增加而不断减少,且在20%~40%掺量区间内减幅最大,随侧限压力的增加而减小,且减幅逐渐变小;最小、最大阻尼比随砾石掺量和侧限压力的增加而减少。结合试验结果分别从颗粒“骨架”结构性、动态结构稳定性、材料密实度、能量耗散等方面阐述块石掺量和侧限压力对土石混合体动剪切模量和阻尼比的影响机理。最后采用优化Hardin-Drnevich模型建立砾石掺量、侧限压力与土石混合体动力特性参数(最大动剪切模量、参考剪应变、最大阻尼比、最小阻尼比)之间的估算公式,以期为土石混合路基的动力设计和施工提供指导。     

荆江大堤下伏饱和粉细砂动力特性试验研究

针对荆江大堤江陵段下伏地层广泛分布的饱和粉细砂,参照原位试验成果重塑粉细砂试样,按估算的固结应力比(Kc约为1.6)对试样动剪模量、阻尼比及总应力动强度进行测试,结果表明:(1)试样应力-应变骨干曲线与Hardin-Drnevich双曲线模型假设高度吻合,Hardin公式可很好地拟合动模量/阻尼比与动应变的关系。在研究试样密实度范围内,最大动模量随围压和密实度的增加而增加,但围压对动模量的敏感性更高,且相同围压下动剪模量比与动应变关系曲线近乎重合。围压增大或密实度升高均会引起阻尼比的降低,1%应变对应的阻尼比分布在0.15~0.21之间;(2)偏压状态下以累积轴向应变5%作为液化判别标准进行抗液化强度试验,随特征振次及测试围压的增大,液化动剪应力比相应减小,试样振动孔压比最高仅能达到0.8~0.9;(3)由总应力法求取的动内摩擦角与黏聚力均随设定特征振次的增加而下降,且内聚力并非约等于0,表明动力作用下该试样具有一定的黏滞性。     

中线法底流尾矿砂的共振柱试验研究

底流尾矿砂是中线法尾矿坝筑坝材料。对底流尾矿砂开展共振柱试验,探讨含水率、干密度及固结压力对其动剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明:最大动剪切模量Gdmax随固结压力和干密度的增大而增大,随含水率的增大而减小;最大阻尼比λmax随固结压力和干密度的增大而减小,但对含水率的变化不太敏感。小应变(10-6~10-4)条件下:动剪切模量Gd随固结压力和干密度的增大而增大,随含水率的增大而减小;阻尼比λ随固结压力、含水率的增大而减小,随干密度的增大而增大。研究成果可为尾矿坝动力反应分析提供基础数据。     

双向动荷载下重塑红黏土动变形特性研究

利用SDT-20型三轴仪探究双向动荷载下红黏土动变形特性。结果表明:相位差为0其他条件相同时红黏土动剪切模量随径向动荷载幅值增加而减小;双向动荷载下红黏土动剪应变与振动次数近似呈指数型关系增长,并存在一个临界循环次数;随含水率升高和固结应力增大,重塑红黏土破坏模式由受拉破坏变为受压破坏;径向动荷载幅值的增加使重塑红黏土更容易发生受拉破坏;双向动荷载下阻尼比随动剪应变增加无明显规律,动剪应变小于1%时阻尼比的变化无规律,动剪应变大于1%时随动剪应变增加阻尼比处于稳定平衡阶段。含水率对阻尼比变化规律有明显影响,含水率小于20%时阻尼比随含水率增大而增大,含水率大于20%时其对阻尼比影响可以忽略。     

Experimental study on dynamic properties of sand with emphasis on the degree of saturation

Cyclic drained and undrained tests were performed in a modified simple shear device in order to specifically investigate the effect of saturation ratio on shear modulus and damping parameters of sand. In addition to the degree of saturation, the effects of number of cycles, vertical consolidation stress, shear strain amplitude and relative density on dynamic properties of sand were investigated. Dynamic stiffness and damping characteristic were found to be substantially independent of saturation ratio in the range of 25−75%. However, by approaching the full saturation state, the values of modulus fall sharply and damping of loose samples increases dramatically from corresponding values of unsaturated levels. Results of drained tests revealed that most of increase in shear modulus and decrease in damping take place in the first 30 cycles. It was found that vertical consolidation stress is the most important parameter which affects shear modulus and damping ratio of sand. Similarly, relative density or void ratio significantly affects dynamic stiffness and damping under undrained conditions. Moreover, the influence of shear strain amplitude should be considered for both drained and undrained tests.     

Shear modulus and damping ratio of grouted sand

An experimental comparative study of three different grouted sands in terms of their effects on the values of two dynamic properties is presented. The dynamic properties studied are the shear modulus and the damping ratio which are determined with resonant column tests and cyclic triaxial tests. The behaviour of a pure Fontainebleau sand is compared with the behaviour of a Fontainebleau sand grouted with a silicate grout, a micro-fine cement grout and a mineral grout. The effects of the grouting treatment, the type of grout, the confining pressure, and the strains, on the shear modulus and the damping ratio are studied. The test results have shown that grouting improves the stiffness of the sand especially for small strains. Whatever the type of material, confining stress improves the shear modulus whereas it has a negligible effect on the damping ratio. When strain increases, the shear modulus decreases and the damping ratio increases.     

围压对粉质粘土动力学参数影响的共振柱试验研究

土的最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比是对土层进行动力反应分析的重要力学参数。利用英国GDS公司生产的RCA共振柱仪,研究围压对都江堰地区粉质粘土的上述动力学参数的影响。研究表明：相同围压条件下,最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比随重复次数基本不变,表明该试验过程具有可重复性;最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比均受围压影响较大,随着围压的增大,最大动剪切模量和阻尼比均逐渐增大,而剪应变幅随着围压的增大逐渐减小。据此,建立了都江堰地区粉质粘土动力学参数随围压变化的经验公式。本研究可为土层地震动力反应分析提供参考并积累基础资料。     

Dynamic shear modulus and damping ratio of frozen compacted sand subjected to freeze–thaw cycle under multi-stage cyclic loading

Frozen soil plays an important role on the stability of railway and highway subgrade in cold regions. However, the dynamic properties of frozen soil subjected to the freeze–thaw cycles have rarely been investigated. In this study, cryogenic cyclic triaxial tests were conducted on frozen compacted sand from Nehe, Heilongjiang Province in China which was subjected to the closed-system freeze–thaw cycles. A modified Hardin hyperbolic model was suggested to describe the backbone curves. Then, dynamic shear modulus and damping ratio versus cyclic shear strain were analyzed under the different freeze–thaw cycles, temperatures, initial water contents, loading frequencies and confining pressures. The results indicate that the freeze–thaw process plays a significant effect on the dynamic shear modulus and damping ratio, which slightly change after one freeze–thaw cycle. Dynamic shear modulus increases with increasing initial water content, temperature, loading frequency and confining pressure. Damping ratio increases with increasing initial water content, while decreases with increasing temperature and loading frequency. The effect of confining pressure on the damping ratio was found not significant. Furthermore, the empirical expressions were formulated to estimate dynamic shear modulus and damping ratio of the frozen compacted sand. The results provide guidelines for evaluating the infrastructures in cold regions.     

循环荷载作用下广西红黏土动力特性试验研究

针对广西上林县原状红黏土开展一系列循环加载动三轴试验,分析天然含水率、围压与固结应力比等对红黏土动力特性,包话动应力-动应变关系、动弹性模量以及阻尼比等的影响来研究循环荷载作用下红黏土的动力特性。试验结果表明:广西原状红黏土动应力-动应变关系曲线接近双曲线;由于初始剪应力的影响,达到相同的动应变,在均压固结下所需的动应力比在偏压固结下所需动应力要小;动弹性模量随着动应变的增加而减小,且减小幅度随应变增加逐渐减小,初始应力状态对动弹性模量的影响最为显著;固结应力比、围压、含水率和振动次数等对阻尼比均有影响,综合反映在阻尼比随动应变增加而减小,阻尼比离散性较大,取值范围在0.05~0.20之间。利用Konder双曲线模型对试验数据进行拟合,得到相关参数,可为广西地区原状红黏土动力特性设计和数值计算提供一定的理论和参数支持。     

不同含水率下滑坡滑带土动力特性试验研究

甘肃舟曲泄流坡滑坡地处活跃断层破裂带内,断层活动控制着该滑坡的发育和运动。为了研究该滑坡滑带土的动力特性,采用重塑滑带土样,在固结不排水条件下,利用分级循环加载法开展动三轴试验,重点探讨含水率的变化对滑带土动力特性的影响规律。试验结果表明:含水率一定时,泄流坡滑坡滑带土的动弹性模量随动应变的增大呈指数形式减小;动应变一定时,动弹性模量随含水率的增大而不断减小,且衰减速率随含水率的增大而增大;含水率并不影响动弹性模量-动应变关系曲线的形态,不同含水率下该关系曲线可以进行归一化。滑带土阻尼比随含水率的增大而增大,阻尼比-动应变关系曲线也具有归一化特征。不同含水率下泄流坡滑带土动应力-应变本构关系可以用双曲线模型进行描述。