循环荷载作用下钙质砂液化及体变特性

钙质砂是岛礁建设的重要材料之一,具有颗粒形状不规则与易破碎特性,钙质砂在动荷载下性质与石英砂有所区别,对钙质砂的液化特性及体变规律进行探究,能够更好地揭示钙质砂液化沉降规律。采用动三轴试验对饱和钙质砂进行了一系列不排水循环剪切试验。孔隙水压力的上升速率会影响钙质砂的抗液化性,实验结果表明：钙质砂孔隙水压力的上升速率受密实度、有效围压等因素影响。在动荷载作用下,试样上下孔隙水压力存在少量差值,同一试样上下孔隙水压力差受试样密实度、围压以及循环应力比影响。钙质砂在循环荷载作用下体变的主要影响因素是密实度,密实度越大,体变率也会越小,级配和围压对体变率的影响较小,且体变率较石英砂更低。     

一种测试动三轴试样泊松比的方法

利用非接触式位移传感器研制了一套测量动三轴试样径向变形的装置。针对试样两端透水石对试样径向变形的约束,推导了对实测径向变形的修正关系。利用径向与轴向变形测量装置,就可以依据实测动三轴试样的轴向与径向变形确定其泊松比。通过橡胶、饱和细砂、饱和软粘土试样固结不排水动三轴试验与结果分析,说明利用这里提出的方法可以比较客观地确定动三轴试样的泊松比。这里的研究结果还表明,固结后的饱和三轴土样在不排水条件下受振动应力作用时,当其轴向动应变从10-5增大至10-3时,泊松比的变化基本为一常数,且与固结压力的大小无关,将其取为接近0.5是合理的。     

关于三轴试验破裂角的试验论证与探讨

目前不同排水条件下的三轴试验中试样的剪切破裂角的计算方法存在用有效应力内摩擦角还是用总应力内摩擦角计算的争议。本文首先通过三轴UU、CU及CD试验对破裂角与内摩擦角之间的关系进行了论证,然后展开理论分析与探讨,并对三轴试验强度包线的确定存在的问题进行了讨论。结果表明:同一饱和土样在不同类型的三轴试验中破裂角与由有效应力指标计算的破裂角基本相等,试样的破裂角应由有效应力强度指标确定;三轴UU试验采用最大剪应力作为不排水强度是偏危险的,CU试验采用总应力摩尔圆公切线确定的强度参数与用实际剪切面确定的参数差别较小。     

加筋土动弹性模量的动三轴试验研究

采用动三轴试验系统对加筋土试样进行固结不排水三轴剪切试验。研究了在不同加筋材料、不同加筋层数、不同围压、不同固结应力比条件下的加筋土的动弹性模量变化规律,并与素土试样试验结果进行对比。研究结果表明,加筋土的动弹性模量随围压和固结应力比的增加而增大,窗纱加筋试样的最大动模量相比素土有了较大的提高,并随着加筋层数的增加而增大,土工布加筋土试样最大动弹模量与素土的最大动弹模量增减趋势不明确。     

粗-细粒混合土动力特性探讨

对粗-细粒混合土样进行动三轴试验来探讨粗粒(1~2 mm)和细粒(小于0.075 mm)含量对混合土的动力特性的影响。共进行了细粒含量为0%、20%、40%、60%和80%5组试样的动三轴试验,得到了不同轴向激震力下的动强度、动应变和孔隙水压力的变化。试验发现:动强度随着细粒含量的增加先降低后增加,当细粒含量为20%时混合土的动强度是最低的;在动应力幅值比较大时,以粗粒为主的试样的孔压增长速度较快,而破坏时孔压的大小差别很小。     

应变控制下深层黏土动弹性模量与阻尼比试验研究

为研究天津滨海新区深层黏土动力特性,借助GDS动三轴仪器对应变控制条件下天津滨海新区深层黏土的动弹性模量及阻尼比的变化规律进行研究。每组试验中将相应深度土体上覆土层压力作为试验围压,其间只改变控制应变进行循环三轴试验。试验结果表明,土体动弹性模量、阻尼比受围压影响有一个限值,超过这个限值(约3倍参考围压),围压对土体动弹性模量、阻尼比影响很小,但土体动应变对其影响较大。     

掺细料砾石土的动孔压特性探讨

地震荷载作用下发生滑坡的滑动带通常由粗颗粒与细颗粒组成。滑带土的动力性质及动孔隙水压力的发展对边坡的稳定性至关重要。对掺细料砾石混合土进行动三轴试验来探讨细料(粒径小于0.5mm)含量对砾石(粒径6~20mm)混合土的动孔压特性的影响,进行细料含量为0%、20%和40%的三组试样的动三轴试验,采用固结围压为100kPa、固结应力比为1.0、频率为1.0Hz,施加轴向动应力分别为0.50、0.55、0.60和0.65kN,得到动孔压的变化规律。试验发现:(1)相同激振力作用下,随着细料含量的增加,动孔隙水压力增长速度逐渐变缓;相同细料含量时,随着激振力的增大,动孔隙水压力增长速度变快。(2)激振力较大和细料含量较少时,动孔隙水压力在较少的振次下达到较大值并趋于稳定。(3)细料含量为20%的砾石混合土试样在试验终止时的振动次数最大,细料含量为40%的砾石混合土在试验终止时的振动次数最小。(4)当细粒含量为0%和20%时,试验终止时最终的孔压都可以接近固结围压;当细粒含量为40%,激振力较大时,试验终止时最终的孔压才接近固结围压,而激振力较小时最终的孔压远远没有达到固结围压。     

非等向固结压缩量对土体刚度影响试验研究

采用动三轴弯曲元联合试验方法,对兰州原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试,实测偏压固结下与均等固结下剪切波速比值远大于按Hardin公式计算值,验证了以往相关试验现象的可靠性。并且,不同于以往共振柱仪器不能测试试样变形,动三轴试样轴向变形结果表明,偏压固结比均等固结下黄土试样轴向变形大很多,偏压固结下剪切作用使土体骨架产生相对于均等固结更大的压缩量,并且改变了土颗粒间的接触行为,致使土体剪切波速最终产生了一个超过Hardin公式平均主应力所描述的增长。回顾以往研究结果,砂土密度及级配状况等决定土体压缩性的因素,同时也决定着固结比对剪切模量的影响程度,证实了压缩性是决定固结比对土体刚度影响的重要因素。     

单、双向动三轴试验条件下饱和砂动力特性对比

在饱和砂土地震液化评估中,多用单向动三轴试验代替双向动三轴试验获得土体的抗液化强度。由于单向激振和双向激振产生的应力路径不同,土的动力特性受应力路径影响,其合理性尚待证明。本文利用双向振动三轴仪分别采用单、双向振动形式进行饱和砂土振动液化试验,对比了相同动剪应力作用下累积孔压和动强度,分析了较大循环振次作用下单、双向振动方式使试样动力响应产生差异的原因,提出了利用单向三轴试验代替双向振动模拟地震循环剪应力获得砂土动力特性的室内试验方法的适用条件。     

基于颗粒流数值模拟的饱和砂土流动性分析

给出了基于颗粒离散元模拟饱和砂土不排水循环三轴试验的模型和方法。基于计算结果,分析了模拟试样在循环荷载下的流动性及主要特征。结果表明,数值模拟得到的循环荷载下饱和砂土宏观动力响应与室内动三轴试验结果基本一致,控制应变幅值和有效固结压力对试样宏观动力响应的影响规律符合已有的认识;控制应变幅值对模拟试样的平均流动系数-孔压比关系曲线基本无影响,模拟试样的流动性演变与孔压状态相关;有效固结压力限制试样流动性的增长。验证了基于颗粒流细观模拟方法分析饱和砂土流动性的可行性。