干砂小应变动力学参数的弯曲元试验

弯曲元是测试土体小应变动力学参数的常用手段,然而在使用弯曲元测试时,波形、频率、峰值和试样的尺寸对波在土体中传播时间的确定会造成一定的影响。目前大多从输入波的频率方面来研究其对输出信号传播时间确定的影响,但对输入波峰值、输入波形对输出信号的影响研究较少。基于此,采用弯曲元对干燥福建标准砂的小应变动力学参数进行了研究,分析了输入频率、输入波峰值、输入波形对输出信号的影响,以及土体相对密度和有效围压对侧线模量、剪切模量和泊松比的影响。结果表明:输入频率对S波(剪切波)的传播时间有明显影响,对P波(压缩波)基本没有影响;输入波峰值的大小对判别S波或P波的传播时间没有影响;输入波形对S波或P波的传播时间有显著的影响;土体的侧线模量、剪切模量和泊松比均随有效围压和孔隙比的增大呈指数形式变化。根据Hardin提出的小应变模量预测模型,拟合出了考虑有效围压和孔隙比耦合作用下的三维模型公式,可为实际工程中对侧线模量、剪切模量和泊松比的估算提供一定参考。

广州地区土体与混凝土表面摩擦特性的试验研究

为了研究广州地区不同土体与混凝土表面的摩擦角,将取自不同地区的4种不同土体试样、3种不同的浆土混合体放入改造后的直剪仪中,在不同法向应力下进行快剪的直剪试验,得到不同土体、浆土混合体与混凝土试件表面的摩擦角。试验结果表明:(1)花岗岩残积重塑干土与混凝土试块表面摩擦角为25.2°;花岗岩残积原状土与混凝土试块表面摩擦角为24.1°;南沙淤泥质土与混凝土试块表面摩擦角为17.2°;福建标准干砂与混凝土试块表面摩擦角为31.7°。(2)分析土体与混凝土表面的摩擦角时,认为剪切时的法向应力、颗粒间的咬合摩擦、含水量、土体与混凝土表面的共同作用等为主要因素;而混凝土剪切表面的黏聚力大小,则与混凝土表面的凸凹程度、土中砂粒的含量及颗粒级配、土体的非饱和状态等有关。(3)随着浆土混合体中泥浆质量比例的提高,管片与浆土混合体的摩擦阻力减小,浆土混合体的整体黏聚力也同时减小。

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟,并探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性.研究结果表明:对于Hertz-Mindlin接触模型,细观剪切模量影响数值试样的宏观变形模量,颗粒摩擦系数影响试样的峰值强度,细观泊松比变化对试样宏观响应影响不大.当考虑一个确定围压水平下的三轴试验模拟时,两种接触刚度模型均能得到较理想的结果;而当考虑不同围压条件时,由Hertz-Mindlin接触模型得到的结果要比线性接触模型更加符合实际砂土的性质.

自制砂土装样设备及其控制要素分析

土工模型试验中砂样的装样质量非常重要。为获得指定相对密度的砂样,针对福建标准砂,自主研制了一套装样设备,并进行了多组砂雨法装样的对比试验。通过对试验结果的整理分析,定量给出了砂样流速、落距及装样容器对试样相对密度的影响。分析表明,砂样相对密度随流速增大而减小,随落距增大而增大,对应不同流速和落距的组合情况,二者相互影响。同样流速和落距条件下,圆形容器成样相对密度最大,其后依次为矩形和方形容器。试验证明该套装置能成功制备均匀性较好、相对密度在0.45～0.96的砂样。

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△U／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。G1,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％。

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法（PFC2D），在分析接触刚度模型细观参数变化对宏观力学响应影响的基础上，采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟，并从标准砂室内试验结果出发，探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性．研究结果表明，对于Hertz-Mindlin接触模型，细观剪切模量主要影响数值试样的宏观变形模量，颗粒摩擦系数主要影响试样的峰值强度.