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。

初始静剪应力下土与结构接触面静力特性研究

运用80t三维多功能土工试验机对粗粒土与结构接触面在一定初始静剪应力下的三维单调力学特性进行了试验研究。结果表明:接触面在不同剪切方向下均先剪缩后剪胀,剪胀主要在加载后期接触面接近和达到抗剪强度、切向位移较大时产生;接触面切向变形存在非共轴现象,切向位移增量方向随剪切的进行与切向应力逐渐靠近;切向位移间关系基本为直线,且其与初始静剪应力间的夹角和剪切方向角存在良好的数学关系;接触面抗剪强度包线基本为圆形,呈各向同性;剪切方向对接触面剪缩量、体变与切向位移关系、体变与切向应力关系及切向应力-应变关系有较大影响。

饱和南京细砂初始液化后特大流动变形特性试验研究

针对地震中倾斜场地砂土液化流动大变形特征与机理,以具有明显片状颗粒结构特征的南京细砂为研究对象,采用了英国GDS公司的动态空心圆柱扭剪仪,开展了饱和南京细砂液化后特大流动变形特性的循环扭剪试验研究,主要分析了橡皮膜效应、有效围压、循环加载幅值和初始静剪应力等因素对南京细砂液化流动大变形特性的影响规律及其机理。试验结果表明:在其它条件不变时,随着有效围压增加,饱和南京细砂抗液化强度和抗单向液化流动累积变形强度都有所增加。当保持围压不变时,饱和南京细砂抗单向液化流动累积变形的强度有增加的趋势。随着初始静剪应力比的变大,南京细砂的抗液化和抗单向累积变形强度特征可以分为三个不同阶段。在无初始静剪应力条件下饱和南京细砂液化后仍以循环液化流动变形为主和单向流动累积变形为辅。但是,随着初始静剪应力比的增大,饱和南京细砂抗液化强度和抗单向液化流动累积变形强度明显降低,即主要发生单向液化流动累积变形破坏。当初始静剪应力比接近或超过循环动剪应力比时,饱和南京细砂的抗液化和抗单向流动累积变形的强度又明显增大,但仍以液化单向流动累积破坏为主。当初始静剪应力比继续增大到一定程度时,饱和南京细砂已经很难液化,其抵抗单向累积变形的强度也明显降低,主要原因应为此时试样发生的是塑性累积大变形破坏。同时,试验结果表明饱和南京细砂的液化后流动大变形特性也明显区别于含圆形颗粒为主的日本丰浦砂。

复杂荷载作用下饱和钙质砂孔压特性及损耗能试验研究

钙质砂是一种由海洋生物残骸沉积而成的特殊岩土体,为我国南海岛礁主要的吹填材料,研究其动力特性意义重大。通过一系列不排水循环剪切三轴试验,分析饱和钙质砂孔压特性发展规律;引入能量法,建立钙质砂孔压和损耗能的内在联系。结果表明,饱和钙质砂的极限残余孔压比随固结应力比呈先增大后减小的变化趋势,循环加载过程所累积的损耗能与试样初始静剪应力比及相对密实度有关,受循环应力比影响极小,可通过构建的能量模型较好地预测不同试验条件下饱和钙质砂的损耗能。研究成果能为钙质砂地基的稳定性分析提供理论依据和技术支撑。

饱和南京砂液化后循环加载的动力表观黏度分析

饱和砂土在地震作用下会发生液化变形,从而引起建立在其上的建(构)筑物发生破坏。为了对饱和砂土液化后大变形的流体特性进行研究,采用英国GDS公司的空心圆柱扭剪仪进行了饱和砂土液化后循环加载的流动性特性试验研究,在试验中循环加载直至双幅剪应变达到100%。通过对试验结果的分析,主要研究了初始静剪应力及有效围压对饱和南京砂液化后发生大变形时的流体特性的影响规律。研究结果表明:根据超孔压比确定的"零有效应力"状态末端试样其实已经进入剪胀阶段,即超孔压的反应与液化时"零有效应力"状态相比具有明显的滞后效应;初始静剪应力主要对饱和南京砂初始液化后的"零有效应力"阶段的表观黏度与剪应变率关系曲线的影响较大,反而对反向卸载段的关系曲线影响较小。同时,试验结果表明砂土液化后循环加载条件下砂土的流动性明显比单调加载条件下的流动性大的多。