不同初始固结应力条件下主应力方向对海洋密砂不排水单调剪切特性的影响

利用大连理工大学的“土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪”,针对相对密实度为70％的福建标准砂,在不排水条件下控制试验过程中的中主应力系数保持不变,进行了不同初始固结应力条件下不同主应力方向的单调剪切试验.以此着重探讨了主应力方向及初始固结应力对饱和密砂单调剪切特性的影响,研究表明,主应力方向和初始固结应力对于密砂的有效应力路径和应力-应变关系均具有十分显著的影响.通过与饱和松砂不排水单调剪切特性的对比分析,探讨了初始相对密实度对砂土剪切特性的影响,研究表明随着主应力方向角增大,密砂的应变硬化效应逐渐减弱,但未出现松砂对应的应变软化现象.     

循环应力下饱和黏土剪切变形特性试验研究

针对饱和重塑黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在不固结不排水(UU)条件下进行了应力控制式循环扭剪和竖向-扭转耦合试验,通过对试验结果的对比分析探讨了初始预剪应力和应力反向对应力-应变关系特性的影响,并阐述了不同加荷模式下孔隙水压力发展特性。以此为基础,综合考虑剪切变形和正向偏差变形的共同效应,同时为了能够反映平均残余变形和循环变形的影响,建议了一个综合应变破坏标准的算式。进而通过利用试验数据与目前常用的应变标准比较,表明这种破坏标准具有普遍适用性和较好的稳定性,适用于判定各种应力条件下黏土试样破坏及其强度。     

饱和黏土的循环剪切变形特性

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪，针对饱和黏土，在不固结不排水（uu）条件下进行了应力控制式循环扭剪和竖向-扭转耦合试验，通过对试验结果的对比分析探讨了初始预剪应力和应力反向对应力-应变关系特性的影响。并阐述了不同循环应力模式下孔隙水压力发展特性。试验结果表明初始预剪应力对循环应力-应变关系的模式有明显的影响，当初始预剪应力较大且没有应力反向发生时，变形以累积效应为主，当初始剪应力为0时，变形以循环效应为主；不固结不排水条件下的循环孔隙水压力总是在围压附近波动，孔压的波动范围似乎随循环应力的增大而增大，但不具有孔压累积升高的特点。综合考虑剪切变形和正向偏差变形的共同效应，同时为了能够反映平均残余变形和循环变形的影响，建议了一个综合应变破坏标准的算式。进而通过利用试验数据与目前常用的应变标准比较，表明这种破坏标准具有普遍适用性和较好的稳定性，适用于判定各种应力条件下黏土试样破坏及其强度。     

饱和粉土在低围压下剪切特性的试验研究

通过室内静三轴试验,对黄河水下三角洲埕岛海域沉积物———粉土的剪切特性进行了研究。比较了粉土在低围压和高围压下的剪切变形特性和强度特性。试验结果表明,粉土在低围压(10,20,30,40 kPa)下的应力应变曲线和高围压下的应力应变曲线总体趋势基本一致,但在不同围压下其抗剪强度存在差别。     

不同粘粒含量粉质土的动力强度特性研究

通过室内实验研究了黄河三角洲地区粘粒质量分数为3%～15%的饱和粉土动力强度特性.使用动三轴施加轴向动力,测得试样在动荷载作用下达到破坏时所需的振动次数及破坏过程中孔隙水压力的变化情况.试验结果显示每一组试样在不同循环应力作用下饱和粉土的破坏振次随剪应力比的增加而减小.通过对比分析不同粘粒含量粉土动强度特征曲线,得出粉土动强度对粘粒含量有很大的依赖性,在一定粘粒含量范围内,粉土动强度随粘粒含量增加先减小后增大.     

不均匀波浪荷载作用下海积软黏土的动力特性

为研究饱和海积黏土在均匀与不均匀波浪荷载作用下的循环特性,利用GDS空心圆柱扭剪仪进行了一系列不排水试验,在相同的初始固结状态下,对试样施加不同最大偏应力q_max、最小偏应力q_min的圆形及螺旋形应力路径的轴—扭联合循环载荷。分析了在考虑主应力轴旋转时,这两种不同应力路径的循环应力比R_CS与动应力比δ=q_mim/q_max对循环加载期间土体动力特性的影响。试验结果表明：R_CS与δ的增大均能提升黏土在波浪荷载下的孔压、轴向应变、双幅剪切应变及其速率,同时也能使土体轴向回弹模量与动剪切模量的衰减更严重,且δ的作用效果会随R_CS的增大而增大。当R_CS≤0.05时,土体在循环期间保持为“弹性安定或塑性安定”状态;而当R_CS≥0.06时,土体会处于“疲劳破坏”或“塑性蠕变”状态,其具体形式由R_CS与δ共同决定。土体在循环过程中的轴向回弹模量与动剪切模量近似呈一定比例。     

珊瑚砂动力特性研究进展

综述了颗粒破碎、围压、孔隙水压力、主应力方向等对珊瑚砂动强度、液化特性的影响,总结了珊瑚砂在复杂应力条件和微生物胶结固化后的动力特性研究进展。对珊瑚砂动力特性进一步研究进行了分析,指出应重点研究岛礁珊瑚砂在波浪荷载、爆炸荷载和地震等作用及耦合作用下的动力特性,建立复杂应力条件下考虑珊瑚砂颗粒破碎特性的动本构模型,加强珊瑚砂在地震作用下的液化机理及抗液化工程措施研究,加强岛礁恶劣环境下现场原位试验研究,完善微生物固化珊瑚砂动力特性研究等,不断丰富和完善珊瑚砂动力特性研究成果,为岛礁工程建设服务。     

偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性数值分析

在主应力方向的旋转过程中,主应力方向与塑性主应变增量方向之间存在着非共轴现象。基于屈服角点结构非共轴理论,建立了一种非共轴本构模型,通过有限元软件ABAQUS的二次开发子程序UMAT,将该模型运用到有限元数值计算中。首先,对中密砂单剪试验进行数值模拟,研究了非共轴现象及其对应力-应变关系的影响。然后,针对偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性进行数值分析,研究了非共轴现象对荷载-位移关系的影响。研究结果表明:非共轴模型计算得到的荷载增长速度滞后于共轴模型计算结果的增长速度;在地基变形的初期,非共轴现象比较明显,主应力方向的减小速度要滞后于塑性主应变增量方向的减小速度;随着地基沉降的增加,非共轴现象逐渐减弱;非共轴模型与共轴模型计算结果之间的差异在应变硬化情况下更加明显。     

基于大直径三轴试验的钙质砂相对破碎率公式修正

钙质砂因特殊的成因,具有不规则形状和复杂孔隙等特征,容易发生颗粒破碎。本文对南海某岛礁天然钙质砂进行等向压缩试验和大直径三轴排水试验,同时测量颗粒相对破碎率,结果表明：钙质砂强度随轴向应变逐渐增大,达到峰值后明显软化,且峰值偏应力随围压增大而增大;颗粒破碎随着剪切逐渐发生,且围压越大破碎程度越大。采用描述颗粒破碎的SIMSAND模型预测排水条件下的三轴剪切试验,通过试验与预测结果的对比,揭示了模型对钙质砂预测的局限性。本文改进了SIMSAND模型,提出了围压不超过1 MPa时的颗粒相对破碎率公式,优化后的公式能更合理地预测峰值应力对应的轴向应变和颗粒破碎程度的演化。     

海洋粉质粘土在波浪荷载作用后的不排水抗剪强度衰化特性

通过对南海重塑粉质粘土土样的大量动三轴试验结果分析,得到此种土在波浪荷载作用后不捧水抗剪强度衰化同动载作用引起的动应变幅及平均累积孔压之间的相互关系和预估公式;并通过与超固结土样的静三轴剪切试验结果的比较,发现动、静三轴两种试验结果具有很好的吻合关系。建议可用超固结土样的静三轴剪切试验同时结合部分动三轴试验来预估土样在波浪荷载作用后不排水抗剪强度衰化与平均累积孔压之间的关系。