初始剪应力与频率对超固结软土变形试验研究

通过GDS循环三轴试验系统,对循环荷载作用下杭州饱和软粘土的动应变变化规律进行了研究,分析了循环应力比、初始剪应力、振动频率及超固结比等因素对动应变的影响。研究结果表明:随着循环应力比的增加,动应变发展速度增快。循环荷载作用下饱和软粘土存在临界循环应力比,通过动应变与循环次数关系曲线也可以确定其值大小。在循环初期,应变率较大,随着循环时间的增加,应变率逐渐减小。随着循环应力比的增加,应变率增加。振动频率对应变-循环次数关系影响明显,随着频率的增加,动应变减小;然而,振动频率对动应变-时间与应变率-时间关系影响不明显。随着初始剪应力的增大,动应变发生较大幅度的增加。初始剪应力对应变率具有显著影响;随着初始剪应力的增加,应变率增加。在对数坐标下,应变率随时间线性减小。随着超固结比的增加,动应变及应变率均减少。在上述试验基础上建立了应变率与时间关系表达式,通过积分得到了循环荷载作用下考虑初始剪应力、振动频率及超固结比影响的杭州饱和软粘土的累积塑性应变模型。

初始剪应力对饱和粉土液化大变形特性的影响

由于斜坡场地存在初始剪应力的作用,在强地震动作用下比水平场地更易发生液化大变形破坏,研究初始剪应力对土体液化大变形特性的影响是必要的。以饱和粉土为研究材料,开展了一系列单幅剪应变达到50%的循环扭剪试验。试验结果表明:在初始剪应力和循环剪应力的共同作用下,饱和粉土试样均发生孔压达到有效围压的零有效应力状态现象,累计变形呈平缓—急剧的发展模式,土体大变形的产生机制可区分为2种:循环液化和应变累计。随着初始剪应力比的增加,饱和粉土的循环强度呈现先减小后增大的特征,且在初始剪应力比接近循环应力比CSR时其循环强度最低。

初始剪应力对饱和粉土液化特性影响试验研究

为探寻饱和粉土的液化特性,利用GDS空心圆柱仪进行了一系列循环扭剪试验。在初始剪应力τs和循环剪应力τcy共同作用下,试样的最小剪应力τmin=τs-τcy存在3种类型：τmin〈0,τmin=0和τmin〉0。试验结果表明：当τmin≤0时,试样的孔压可以达到有效围压,其破坏模式为循环液化;当τmin〉0时,试样的孔压始终达不到有效围压,其破坏模式为过大的累计应变。饱和粉土的循环强度随着初始剪应力τs与初始有效平均主应力0p′之比值SSR（初始剪应力比）的增加呈现出先减小后增大变化趋势,且SSR=0.1~0.15时的循环强度最低。当SSR≤0.1时,孔压比的发展模式随着循环剪应力比的增加由＂快—平稳—急剧＂的增长模式向＂快—平稳＂的增长模式转变;当SSR〉0.1时,孔压比的发展呈现＂快—平稳＂的增长模式。

初始剪应力对饱和软粘土静、动力学性能影响--试验研究

通过静、动三轴试验,研究了初始剪应力对软粘土应力-应变关系、应力路径、孔压和强度的影响。研究结果表明,随着初始剪应力的增大,动应变和孔压增大,土体将在较小的循环次数下发生破坏。以转折应变为破坏标准,得到了不同初始剪应力下软粘土的动强度曲线;随着初始剪应力的增大,土体动强度减小。当不存在初始剪应力时,动强度随破坏循环次数的增多而衰减得较快,当初始剪应力较大时,其衰减缓慢。

初始剪应力和相位差对饱和砂土动力特性的影响

自然边坡存在初始剪应力,地震波双向振动存在相位差,两者对边坡砂土的动力特性都有影响。利用GCTS双向动三轴测试系统实现对初始剪应力和相位差的控制,研究了饱和砂土动剪切模量和阻尼比的变化规律。结果表明:在一定范围内,随着初始剪应力和相位差的增大,土体趋向于更稳定的状态,变形幅值减小,最大动剪切模量增大,最大增幅达125%;初始剪应力对阻尼比有放大效应,但相位差对其影响较为复杂;两者的耦合作用对最大动剪切模量的影响是比较显著的,根据试验结果得到了该条件下的最大动剪切模量经验预测公式。

初始剪应力对外海回填土壤动态特性之影响

采用云林离岛工业区外海料源区土壤为试验用砂,考虑现有回填地之土壤条件,采用湿捣法制试样,探讨不同相对密度、有效围压应力及固结应力比等因素,进行一系列共振柱试验,以评估回填土於初始剪应力作用下之土动态特性。由试验结果分析得知,回填土壤之剪切模量有随固结应力比与有效围压应力之增加而增加之趋势,而最大剪切模量( Gmax) 亦随固结应力比与有效围压应力之增加而增加,同时不受初始相对密度不同之影响。另回填土壤因固结应力比所引致之最大剪切模量增量远大于孔隙变化所引致之增量。但固结应力比与有效围压应力对阻尼比之影响则较不明显。同时本研究在Hardin 与Richart(1963) 所建议之评估方式基础上进行修正,对云林外海土壤建立非等向压密条件下,最大剪切模量与不同剪应变所对应之剪切模式经验公式,可提供回填造地设计。

初始剪应力与加荷速率共同作用下饱和软黏土孔压模型试验研究

通过GDS循环三轴试验系统,对循环荷载作用下饱和软黏土的孔压变化规律进行了研究,分析了循环应力比,初始剪应力与振动频率对孔隙水压力的影响。研究结果表明:随着循环应力比的增加,孔压发展速度增快。循环荷载作用下饱和软黏土存在临界循环应力比,通过孔压也可以确定其值大小。在循环初期,孔压率较大,随着循环时间的增加,孔压率逐渐减小。随着循环应力比的增加,孔压率增加。振动频率对孔压比-循环次数关系影响明显,随着频率的增加,孔压比减小;然而,当振动频率大于1 Hz时,振动频率对孔压比-时间与孔压率-时间关系影响不明显。随着初始剪应力的增大,孔压增加。初始剪应力对应变率具有显著影响;随着初始剪应力的增加,应变率增加。在对数坐标下,孔压率与时间呈线性关系。在上述试验基础上建立了孔压率与时间关系表达式,通过积分得到了循环荷载作用下饱和软黏土的动孔压模型。

初始剪应力与加荷速率耦合作用下饱和软黏土强度特性试验研究

对杭州饱和软黏土的不排水三轴压缩试验的静力特性进行研究。重点分析加荷速率与初始剪应力的耦合作用对杭州软黏土静力特性的影响。研究结果表明:随着初始剪应力的增加,土样的总强度增加,但抗剪强度减少;初始剪应力为60kPa时,衰减幅度可达60%;土样的孔隙水压力表现为降低的趋势,初始剪应力为60kPa时,衰减幅度可达50%。随着加荷速率的增加,土样的强度有所提高;孔隙水压力随之降低。当不存在初始剪应力时,应力–应变关系表现为硬化型曲线;当存在初始剪应力时,随着初始剪应力的增加,应力–应变关系曲线向软化型曲线发展。通过引入量纲一的峰值剪应力参数s与峰值孔隙水压力参数ΔP对加荷速率与初始剪应力耦合作用下土体的峰值强度与孔隙水压力变化规律进行描述。该参数综合反映了初始剪应力与有效围压的影响。归一化后的结果表明:随着量纲一的应变率增加,s增加,ΔP减少。在半对数坐标下,s,ΔP分别与量纲一的应变率呈直线关系,并且随着初始剪应力的增加,s与ΔP变化并不显著。

初始剪应力对汶川震区饱和砂土动力特性影响分析

文章以汶川震区中密饱和砂土为研究对象,利用DDS-70动力试验系统,进行振动频率f=1Hz时,固结比分别为K_c=1.0、K_c=1.5和K'_c=2.0条件下的固结不排水动三轴试验,分析了初始剪应力对汶川震区中密饱和砂土动力特性的影响,得出了如下结论:随着初始剪应力的增大,饱和砂土动孔压极值随之降低;在相同的围压和动应力作用下,随着初始剪应力的增大,饱和砂土动应变达到转折点所需的振次增大。在循环振次一定时,初始剪应力越大,其动强度越高;试样动强度均随着循环振次增加而降低的趋势,初始剪应力越大,降低的趋势越明显。

初始剪应力对软黏土峰值孔压影响试验研究

通过原状饱和软黏土不排水三轴压缩试验,着重研究了初始剪应力对软黏土静力特性的影响。试验结果表明:初始剪应力引起的各向异性对软黏土孔压影响较大,确定软黏土峰值孔压时应考虑这种各向异性的影响。最后,在试验基础上,建立了一种考虑这种各向异性影响的峰值孔压预测公式。

考虑桩侧初始剪应力的层状地基中单桩沉降计算简化解析

针对现有侧阻双曲线模型参数计算较困难的问题,提出一种考虑桩侧土初始剪应力以及侧阻软化特性的简化侧阻三折线模型;并结合桩端位移与桩端承载力的非线性发挥关系,采用双曲线模型模拟桩端荷载传递性状。进一步在上述桩侧和桩端荷载传递模型基础上,提出一种获取单桩荷载-沉降关系的简化递推分析方法。实例分析表明,本文所提简化模型与计算方法应用于单桩沉降计算具有较好的精度,且分析模型参数获取容易、计算便捷,研究成果可为设计施工提供有益参考。

磁流体初始剪应力与温度关系曲线的测试与数学表征

磁性液体是用分散剂包裹纳米磁性颗粒均匀分布在载液中的磁性材料.初始剪应力是磁流体材料在强磁场中长时间静置磁化后表现出的固有材料特性,为探究磁流体初始剪应力与温度的关系,用新型磁性液体粘度测试装置对二脂基铁氧磁流体材料的初始剪应力τ_(γ→0)随温度T(-40~40℃)的变化关系曲线进行测定.结果表明:常温和高温时初始剪应力τ_(γ→0)对温度的变化不敏感,温度较低时随温度降低τ_(γ→0)显著增加.给出磁性液体初始剪应力τγ→0的测试方法及在磁场中长时间静置磁化后初始剪应力τ_(γ→0)与温度T关系曲线,构造了相应的数学模型.

初始剪应力与振动频率对饱和粘土动强度特性影响研究

在初始剪应力作用下,土体会表现出不同的动力特性。通过对汶川重塑粘土的循环三轴试验,对地震荷载作用下饱和粘土动强度特性进行了研究,分析了破坏标准、初始剪应力和振动频率对饱和粘土动强度特性的影响。研究结果表明:选用应变破坏标准为应变值2.5%或转折应变能比较真实的反应土体破坏情况。通过引入地震荷载下土体等效破坏振次,计算得出了不同地震震级下饱和粘土动强度参数,从而为地震荷载作用下粘土地基稳定性分析提供数据支撑。初始剪应力和振动频率对饱和粘土的动强度有显著影响。相同振动次数下,初始剪应力越大,土体达到破坏所需的动应力越小,动强度参数也越小,初始剪应力的存在降低了土体动强度。相同振动次数下,振动频率越高,土体达到破坏所需的动应力越大,动强度参数也越大,土体动强度越大。

粘土复合地基中桩初始剪应力特性分析与沉降计算方法

为了更加准确计算复合地基中桩的沉降,对其计算方法展开了研究讨论。回顾了桩的沉降和地基不均匀沉降研究进展,然后根据已有文献讨论了三折线桩侧初始剪应力,复合地基的特性以及桩在复合地基中的沉降计算过程,最后对复合地基中考虑桩侧初始剪应力的桩基不均沉降计算方法的特点进行了分析讨论并提出办法。结果表明,复合地基中各项计算指标与土体厚度没有明显关系。提出减小桩基沉降计算方法中位移假定误差的方法,分析说明三折线模型中初始位移计算误差的影响,桩段划分数量的影响和三折线模型中位移随时间变化图。

初始剪应力下剪切方向角对软黏土软化特性的影响

边坡、挡土墙等结构中的土体一般存在初始剪应力的作用,同时在地震、波浪等动荷载作用下,土体的初始剪应力与动荷载之间往往会存在一定的夹角。为了研究初始剪应力与循环荷载之间的夹角（剪切方向角）对土体软化指数的影响,采用多向循环单剪仪对温州软黏土进行一系列的循环单剪试验研究。研究结果表明,在特定剪切方向角下,随着循环应力比rc的增加,软化指数？逐渐降低,且在相同软化指数条件下,相邻循环应力比对应的循环圈数相差的幅度逐渐减小;循环应力比一定时,当剪切方向角在0°-90°范围内增加时,软化指数依次递增,当90°〈θ≤180°时,软化指数的变化趋势与0°-90°时相反;循环应力比rc=0.15时,在加载初期,θ=120°,150°,180°时,软化指数均分别较θ=60°,30°,0°时大。对试验数据进行回归分析,建立土体的软化指数模型和孔压–软化模型。

初始静剪应力和颗粒形状对南京砂液化特性的影响

基于南京砂的片状颗粒特殊性,采用循环空心圆柱扭剪仪,开展了扭剪受力状态下初始静剪应力和颗粒形状对南京砂液化特性的试验研究。结果表明:无论是在双向循环加载和单向循环加载,南京砂土在较大的初始静剪应力条件下都能达到完全液化状态。总体来看,在单向循环加载条件下,南京砂要达到完全液化状态所需的循环加载次数明显增加。随着初始静剪应力的增加,引起南京砂土动力大变形的主要诱因由较小初始剪应力状态下的循环液化为主逐渐转化为较大初始剪应力状态下的循环累积变形为主,上述动力大变形机理转化的临界状态为初始静剪应力接近循环加载幅值的状态。此外,在零初始剪应力状态下,与圆粒砂相比,南京砂的片状颗粒形状有助于提高其抗液化能力,但很小的初始静剪应力将会大大降低南京砂的抗液化能力。在较大的初始静剪应力条件下,片状南京砂具有更大的抵抗累积大变形的能力。

初始静剪应力对粗粒土与结构接触面循环力学特性的影响

运用80 t大型三维接触面试验机,对初始静剪应力存在时粗粒土与结构接触面循环力学特性及初始静剪应力大小的影响进行了研究。循环剪切时,接触面沿初始静剪应力方向产生了明显的切向位移,且该位移与正交切向的剪切路程基本呈直线关系,该直线与初始静剪应力的夹角和初始静剪应力水平关系可用二次多项式描述。初始静剪应力大小对接触面抗剪强度、正交切向应力-应变关系形式影响较小,主要影响正交切向应力峰值、接触面剪切体变数值及剪切体变与切向位移关系等。初始静剪应力越大,该方向产生的切向位移越大,其正交切向应力峰值越小,该应力峰值对应的切向位移亦越小,接触面剪切硬化程度越高;初始剪切时接触面剪胀量越大,而后期循环剪切时剪缩量和剪胀量则越小。

不同初始静剪应力下压实粉砂土动变形特性研究

为了研究不同初始静剪应力对压实粉砂土动变形和阻尼比的影响,利用空心圆柱扭剪仪进行一系列5000次的循环动扭剪试验。结果表明:(1)较小的动剪应力作用下,较小的初始静剪应力能紧固土体,减小轴向累积动变形,动剪应力较大作用下,初始静剪应力会加剧轴向累积变形;(2)在循环荷载作用初期,滞回圈的倾斜程度随振次急剧增加,滞回圈面积急剧减小,随着振次增加,不同初始静剪应力的滞回曲线逐渐趋于重合;(3)初始静剪应力对压实粉砂土阻尼比基本没有影响,随着振次增加,阻尼比逐渐降低至基本相同。研究成果可为长期易受较大动应力作用的地基或路基工程设计时控制初始静剪应力、合理确定阻尼比提供参考。

双向激振对饱和软黏土应力应变循环刚度软化的影响

地震荷载作用将引起土体孔隙水压力上升,从而使土体的刚度、强度发生软化现象。循环软化是地震荷载作用下土体发生破坏的主要原因。本文利用双向动三轴试验系统,通过双向激振循环荷载试验对地震荷载的作用进行了模拟。并对双向激振循环荷载作用下饱和软黏土每一次循环内刚度软化现象进行了初步的探讨。分析了循环次数、循环偏应力比、径向循环应力比、初始剪应力等因素对双向激振循环作用下软黏土刚度变化规律的影响。研究结果表明:双向激振下,当循环偏应力比小于临界循环偏应力比时,饱和软黏土存在临界屈服应变,当应变幅值小于该值时,割线剪切模量逐渐增加不发生软化现象;只有在应变幅值大于该值的情况下才发生软化。循环偏应力比的增加、径向循环应力的提高都将加快刚度软化。双向激振下,随着初始剪应力的增加,刚度有所提高。并在试验的基础上建立了双向循环荷载作用下饱和软黏土的刚度软化模型。以该软化模型作为Masing准则的放大系数对双向激振下土体的应力-应变关系进行了描述,得到了与实测较吻合的结果,同时也验证了本文软化模型的准确性。

复杂应力路径下影响黏土孔压开展的因素研究

采用空心圆柱扭剪仪,针对杭州原状软黏土,设计轴对称和三维应力状态下的复杂应力路径,进行固结不排水条件下的主应力轴旋转试验,以此从试验上验证主应力轴转幅、中主应力系数、初始剪应力对剪切过程中孔压开展特征影响的理论分析结论。理论分析和试验结果均表明:在主应力轴旋转过程中,主应力轴转幅分别为0°～45°和45°～90°间的值时,试样的变形不同,产生的孔压增量不同,以主应力轴转幅等于45°为界;当中主应力系数在0～1间变化时,随着中主应力系数的增大,产生的孔压增量先减小后增大,以中主应力系数等于0.5为界,并且,中主应力系数对剪切过程中孔压开展的影响受剪应力水平的控制;初始剪应力水平越高,上升初始剪应力阶段产生的孔压增量越大,剪切过程中总的孔压水平越高。在包含主应力轴旋转和剪应力增大的剪切应力路径初始阶段,以大主应力方向角作为控制条件比以初始剪应力作为控制条件产生的孔压增量大,对剪切过程中孔压的开展影响更大。