粘性土振动蠕变的动单剪试验研究

本文通过对粘性土振动蠕变的动单剪试验的分析研究，得出了粘性土在长期振动荷载作用下土的应力－应变关系及其随时间变化的规律和动力性质．

邯郸粉土动剪模量和阻尼比试验研究

以邯郸地区的粉土为研究对象,在各种固结压力和相同加载周期及相同剪切应力幅值下,分别进行了室内动单剪试验,得到了该地区粉土在3种固结压力下的G/Gdmax-γ、D-γ归一化曲线以及G/Gdmax-γ和D-γ关系值。试验结果表明:G/Gdmax随动应变的增大而减小,随固结压力的增大而增大,而阻尼比D的变化规律与动剪切模量相反。所得结果可为本地区工程建筑的抗震设计提供参考。

累积塑性体应变对非饱和原状Q_(3)黄土动骨干曲线的影响研究

为研究循环累积塑性体应变对黄土骨干曲线的影响,选取典型原状Q_(3)黄土,开展了一系列不同含水率、固结压力和剪应变幅等变化条件下的动单剪试验。试验结果显示,非饱和原状Q_(3)黄土具有明显的循环剪缩和循环硬化特性;骨干曲线形态随循环加载周的变化而变化,变化幅度与累积塑性体应变相关。由此认为,震陷性黄土骨干曲线的构造需要考虑循环加载累积效应的影响,多级加载试验对其是不适用的;震陷性黄土的初始骨干曲线应采用单级加载试验构造,多级加载动骨干曲线需要考虑塑性累积体应变对初始骨干曲线的影响。基于剑桥模型推导的土体孔隙比和抗剪强度的关系式,推导了不同加载周土体最大动剪切模量比和最大动剪应力比与累积塑性体应变之间的关系式,并建立了可以考虑累积塑性体应变影响的动骨干曲线方程,试验验证该方程具有较好的模拟效果。

多维地震下砂土液化的动单剪模拟研究

震波的维度、类型和不对称性等因素对砂土的液化有重要影响。利用开源有限元平台Open Sees对室内动单剪试验进行三维数值模拟,分析了这些因素对砂土液化的影响。为了提高数值模拟的准确性,采用适合于动力分析及液化模拟的边界面模型。通过一系列的模拟和对比发现:多维荷载比一维荷载更容易产生液化,但竖向荷载对液化的影响并不大;同样条件下,振动型地震波比冲击型更容易引起砂土液化,但其最大峰值对孔压的影响并不如后者的明显。此外,地震波的不对称性对液化影响很小;单纯地用等效的方法把地震波简化为规则的正弦波,大多数情况下并不能对液化进行恰当的描述。

波浪作用下饱和砂土孔压发展规律试验研究

利用空心圆柱扭剪仪和动单剪试验仪分别对饱和砂土进行了循环耦合剪切和动单剪试验,研究比较两种不同方法下,饱和砂土内部孔隙水压力发展规律及其差异。结果表明,两种孔压发展规律具有显著差异,且分别可以采用传统孔压增长模型和幂函数关系加以描述;空心扭剪试验中,双向动荷载的幅值比值λ对孔压增长具有显著影响,但对归一化孔隙水压力发展模式没有显著的影响;动单剪试验中,存在循环振次临界转换值,该值决定了孔压增加随动剪应力的变化趋势。

地震荷载特征及其对砂土震陷影响试验研究

介绍美国最新一代动循环单剪系统的组成及其特点,分析原始真实地震荷载的输入方法,并对真实地震荷载的输入有效性进行验证。以美国Filter净砂为对象,选择冲击型与振动型地震波作为试验输入荷载,考虑砂土相对密度、上覆荷载,设计不同试验工况研究地震荷载特征及其对砂土震陷的影响,共计试验组数202组。试验结果表明:在同一砂土相对密度和上覆荷载条件下,振幅相同的振动型地震波引起的砂土震陷比冲击型地震波引起的砂土震陷大;砂土震陷主要由最大地震荷载峰值之前的各个较大峰值的地震波引起,其中最大峰值对应的地震波引起的砂土竖向应变最大;对于最大峰值之后的地震波,其峰值应达到该地震波最大峰值的80%左右才对砂土变形具有较明显的贡献作用;冲击型地震波最大峰值之后的各地震波对砂土变形影响不明显;对于振动型地震波,其最大峰值之前及最大峰值之后一定范围内的地震波作用共同决定着砂土变形的大小。

多向地震荷载对砂土震陷的影响

利用有限元数值方法模拟不同类型砂土在多向地震荷载输入条件下的动单剪试验,采用弹塑性边界面模型,通过室内动单剪试验实测结果确定模型参数,选取包括大震、中震、近场、远场以及不同土质条件的148组具有完整记录的多向地震荷载时程对不同类型砂土试样进行单向和多向加载,分别进行应力和应变控制式动单剪试验,计算分析震级、震中距以及砂土特性不同的条件下多向地震荷载对砂土震陷问题的影响。结果表明:多向地震荷载对砂土震陷的影响具有较大的不确定性,多向和单向水平地震荷载引起的砂土竖向应变比与震级、震中距和砂土特性密切相关,震级越大,竖向应变比越大;震中距越大,竖向应变比越小;砂土相对密度越大,竖向应变比越大。另外,在应力控制和应变控制荷载试验条件下,多向和单向水平地震荷载引起的砂土竖向应变比差异较大,前者比值大于后者。

地震荷载不规则性对砂土震陷的影响

利用有限元数值方法模拟不同类型砂土在多向地震荷载输入条件下的动单剪试验,采用弹塑性边界面模型,通过室内动单剪试验实测结果确定模型参数,计算分析地震动特性对砂土震陷的影响。研究结果表明:地震波加载次序、不对称性、加载方向、地震波类型、加载维数对砂土变形影响显著。当大的应力脉冲出现时,砂土竖向应变明显增大,其增量的大小受到大波出现的时刻和次序影响明显;在其他条件相同时,地震波不对称性越明显,砂土竖向应变越大;反向加载对砂土具有向下压应力作用,提高竖向应变值,正向加载效应则与此相反;现有的一些规范方法取20周作为转换后的等幅应力波的标准作用次数进行震陷定量计算,其对于振动型和冲击型地震波输入等效性结果差别较大;Tokimatsu和Seed(1987)震陷分析方法按2倍单向水平地震动引起的砂土震陷简化确定多向地震动引起的砂土震陷,其结果尚待商榷。

双向地震荷载下水泥土变形和强度特性研究

【目的】分析水平双向动剪应力、相位差对水泥土变形和动强度特性的影响规律,为水泥土桩复合地基在地震荷载作用下的破坏机理研究提供理论参考。【方法】在双向动剪应力为15.8,16.8,17.8,18.8,20.4kPa以及相位差为0°,45°,90°条件下,对水泥土进行水平双向动单剪试验,测定不同试验条件下水泥土的变形和动强度。【结果】动剪应变发展过程中存在明显的转折应变,且转折应变与破坏剪切次数的对数具有良好的线性关系;以转折应变作为水泥土的破坏标准,水泥土动强度与破坏剪切次数呈良好的反比例函数关系。3种相位差下导致水泥土破坏的临界动强度为15.2kPa。相位差为0°时,水泥土动强度最高;相位差为90°时,水泥土动强度最低。【结论】水平双向动剪应力和相位差对水泥土的动强度及动变形有较大影响。

地震波类型对砂土震陷影响的数值模拟分析

地震波是一种随机的、不规则作用的动荷载脉冲,可分为振动型和冲击型。不同类型的地震波会对砂土液化和变形等产生重要影响,而传统的砂土震陷计算方法往往忽视这种因素,只考虑最大加速度幅值。通过编写UMAT子程序,在非线性有限元软件ABAQUS中开发亚塑性砂土边界面模型,对不同地震波类型下不同相对密度的砂土进行动单剪试验模拟,得到一系列砂土剪应变及竖向应变的时程曲线,并与室内试验结果进行对比分析。研究表明:在同一工况下,同类型的地震波引起的砂土竖向应变相近,不同类型引起的竖向应变差异明显;振动型地震波比冲击型引起的竖向应变更大。