Analytical Solution for Wave-Induced Response of Seabed with Variable Shear Modulus

A plane strain analysis based on the generalized Biot's equation is utilized to investigate the wave-induced response of a poro-elastic seabed with variable shear modulus.By employing integral transform and Frobenius methods,the transient and steady solutions for the wave-induced pore water pressure,effective stresses and displacements are analytically derived in detail.Verification is available through the reduction to the simple case of homogeneous seabed.The numerical results indicate that the inclusion of variable shear modulus significantly affects the wave-induced seabed response.     

深海超软土动剪切模量与阻尼比特性研究

海底表层的结构物在使用中可能受到动荷载作用,为保证其的长期稳定性,有必要对海床表层的深海超软土动力学特性展开研究。使用Anton Paar MCR302流变仪,采用应变控制模式,对含水率高于液限的深海超软土进行动态剪切测试,研究动态流变参数、动剪切模量G和阻尼比λ的变化规律。结果表明,随着剪切应变的增大,深海超软土的变形由可恢复的弹性变形主导逐渐过渡为不可恢复的黏性变形主导。通过建立动态流变参数与动剪切模量G和阻尼比λ的关系,探讨了深海超软土的动力特性。根据深海超软土动剪切模量G的变化特征,提出了峰值参考应变的概念,建立了最大动剪模量Gmax与归一化含水率w/w_p(w为含水率,w_p为塑性含水率)的关系。结果还显示,相较于常规黏土,深海超软土的G/G_max-γ(γ为剪切应变)曲线衰减较快,且受塑性指数影响较小。深海超软土的阻尼比整体偏高,并随剪切应变的增大快速上升。根据试验结果,给出描述深海超软土G/G_max-γ、λ-γ曲线的数学模型。     

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。     

相对密实度对含黏粒砂土动剪切模量与阻尼比影响的试验研究

利用GCTS共振柱系统开展一系列含黏粒砂土的动力特性试验,研究相对密实度对含黏粒砂土动剪切模量和阻尼比的影响,并探讨其影响规律。试验结果表明:相对密实度对动剪切模量、动剪切模量比、阻尼比、最大动剪切模量均有影响。动剪切模量随着相对密实度的增加而变大,但动剪切模量增大的幅度更大;当黏粒含量较小时,动剪切模量比随相对密实度的增加而变大,当黏粒含量较高(≥16%)时,相对密实度对动剪切模量比基本没有影响。阻尼比随相对密实度的增加逐渐变小;最大动剪切模量随相对密实度的增加而增大,但黏粒含量不同,其最大动剪切模量增大幅度不同,同时建立最大动剪切模量随相对密实度变化的关系式,并给出相关参数。     

超声波法测试干砂试样剪切模量的试验研究

利用自行设计的土样剪切波速超声测试装置，测得了干砂试样在几种工况下的剪切波速，并由剪切波速换算出了相应的干砂最大剪切模量Gmax。推导出计算干砂最大剪切模量的经验公式。分别给出了Gmax与隙比e、平均有效主应力－↑σ0及固结比κc的关系曲线，并与Hardin试验结果进行了比较，误差小于10%。作为比较，还利用共振柱仪测试了干砂在不同孔隙比下的Gmax，结果表明，本文的研究结果与Hardin曲线及共振柱试验结果吻合良好，而且比共振柱试验结果具有更好的相关性及可靠性。由于其操作简便快捷，超声测试方法具有良好的应用前景。     

航空工业组团阎良片区土动力学参数统计分析

基于航空工业组团阎良片区地震小区划项目中大量动三轴试验结果,通过双曲线拟合方法,得到主要土类（黄土状土、粉质粘土、粉土、细砂）在8个典型剪应变（0.000005、0.00001、0.00005、0.0001、0.0005、0.001、0.005、0.01）下的动剪切模量比和阻尼比统计值,并将得到的统计值与廖振鹏给出的建议值、陈党民等给出的典型值和袁晓铭等给出的推荐值进行比较,进一步论证土动力学参数的地域性特征。文中还探讨了土样埋深和取样手段（试样等级）对动剪切模量比和阻尼比的影响。文中给出的统计值可为该片区地震小区划中的土层地震反应模型提供参数,同时也为研究该片区场地土动力特性及重大工程地震安全性评价工作提供参考和借鉴。     

共振柱试验的非线性拟合研究

土体动力参数是表征土动力特性的重要指标,对抗震计算具有重要影响。利用GCTS共振柱仪对淤泥、黏土、粉质黏土和粉砂进行共振柱试验,对Hardin—Drnevich提出的双曲线模型的模量比表达式进行线性拟合与改进的非线性拟合对比研究。结果表明：改进的非线性拟合得到的曲线较线性拟合曲线更加接近原始数据点;在低应变处,非线性拟合残差小于线性拟合残差,随着应变增加非线性拟合的残差接近线性拟合残差,在大应变处线性拟合残差小于非线性拟合的残差;改进的非线性拟合的最大动剪切模量G_dmax和参考剪应变γ_r的标准误差及置信区间宽度均比线性拟合的结果小;拟合优度评价指标表明改进非线性拟合效果优于线性拟合效果。将线性拟合结果作为非线性拟合方法的初始值的改进方法较线性拟合方法具有更高的准确性和稳定性,并具有更高的应用价值。     

轨道交通地下结构抗震设计相关反应加速度法分析

通过梳理轨道交通地下结构抗震设计流程,明确抗震设计方法选择的原则和依据。在阐明反应加速度法基本原理基础上,引出土层地震反应分析的一维等效线性化法,并对影响土层地震反应计算结果关键参数进行讨论。针对一维土层地震反应得到的加速度时程提出合理拟合抛物线型二阶基线方程,可以消除加速度时程长周期随机分量引起的漂移问题,经自然积分可以得到消除基线漂移的位移时程;同时阐明数值分析软件Origin Pro有效解决积分得到位移时程的基线漂移问题并得到合理位移分布的途径和方法。以北京地铁3号线体育中心站为例,详细说明反应加速度法相关各个技术环节实现的方法和结果,并指出反应加速度法或位移法所依据的土层地震反应分析和位移时程的确定具有较强专业性,应做专项咨询分析工作;只有一维土层地震反应分析获得的加速度反应谱及时程客观合理,有限元计算所需相应地震动水平的等效剪切模量才可信;积分得到的位移时程需要有效消除基线漂移影响。只有上述相关结果真实客观可信,有限元计算结果才能模拟真实的土层-地下结构地震反应。     

粉质黏土重塑试样在小应变条件下变形特征的试验

采用具有高精密局部位移传感器的三轴测试系统，对粉质黏土重塑试样在小应变条件下应力应变关系和剪切模量的变化规律及其影响因素进行了试验，结果表明：即使在极小应变条件下（0.0008％≤｜εs｜≤0．0021％），应力应变关系也一直保持高度非线性；在小应变条件下粉质黏土具有很高的剪切模量，且在一个很小的应变范围内迅速衰减，最后趋于一定值；剪切模量与应力状态、应力历史以及当前的加卸载方向有关，当应力方向与历史应力方向一致时，其衰减速率较快。     

常规土类动剪切模量比和阻尼比试验研究

采用共振柱自振试验方法给出国内常规土类动剪切模量比G／Gmax和阻尼比λ变化的平均曲线,推荐值和包线,使用的共振仪是由工种力学研究所原有共振柱改装而成,并经试验验证了改装后仪器的精度可靠性,试验土类包括粘土,粉质土,粉土,砂土,淤泥和淤泥质土,土样来自国内十余个不同地区,采用折线双曲线拟合G／Gmax,λ随γ衰减关系,其中参数a和b由最小二乘法对每次试验结果回归分析得到,对同类土,将所有的a,b 值平均,用均值a和b给出动剪切模量比和阻尼比与剪应变关系,从而得到了此类土G/Gmax,λ随γ变化曲线及推荐值,试验是在两种固结压力下进行,因而得到的结构分别适用于土体埋深小于10m和埋深10m-20m之间的两种情况。