动荷载作用下冻结兰州黄土的动应变幅变化特征研究

采用分级循环正弦荷载模拟车辆振动,通过动三轴试验对冻土的动应变幅进行了研究.结果表明:对于频率为0.1Hz的前5级加载和频率≥0.5Hz的各级加载作用下的动应变幅,可以采用等价应变幅描述每一级动荷载作用下的动应变幅.存在一个临界频率(约为7Hz),当加载频率小于该临界频率时,等价应变幅变化复杂;当加载频率大于该临界频率时,等价应变幅随加载级数基本保持不变.当加载频率≥0.5Hz时,不同加载级数下等价应变幅随加载频率的增大而减小.围压对等价应变幅影响较小;当频率≤0.5Hz时,-0.5℃条件下的等价应变幅略大于-1.0℃条件下的等价应变幅;当频率>0.5Hz时,不同温度下的等价应变幅近似相等.

分级循环荷载作用下冻土动应变幅值的试验研究

通过低温动三轴试验,采用分级加载方式逐级施加动荷载,对不同加载频率、围压和负温条件下青藏冻结黏土和兰州黄土的动应变幅值变化特征进行了试验研究。结果表明,同一级荷载作用下,动应变幅值随振次的增加基本不变,可以采用平均值来反映各级加载下的动应变幅值;不同加载频率、围压和温度条件下,动应变幅值随动应力幅值的变化规律相同,即随着动应力幅值的增加,动应变幅值逐渐增大;动应变幅值随加载频率的增加而减小,但减小的速率逐渐降低,动应变幅值最终趋于一稳定值,对于青藏黏土和兰州黄土,该稳定值均随加载级数的增加而增加;随着围压的增加,青藏黏土的动应变幅值变化不大,而兰州黄土的动应变幅值呈逐渐减小的趋势;动应变幅值随温度的降低而减小。动应力幅值对动应变幅值的影响最大,动荷载振动频率的影响次之,温度的影响第三,围压的影响最小。

分级加载下冻结黏土的动应变幅变化特征

动应变幅反映土的振动特征和阻尼特性,温度影响土中水的形态,从而影响动应变幅的大小.采用MTS-810型三轴试验机对一系列温度下黏土的动应变幅变化特征进行研究,结果表明:仪器误差、操作误差等可能使试验结果具有变异性,可采用取平均值的方法来减小试验结果的变异性.动应变幅随加载级数的增加逐渐增大.当温度高于土中水的冻结点时,温度变化对动应变幅的影响较小;当温度低于土中水的冻结点时,随温度的降低,动应变幅变化较显著;当温度低于-4℃时,随温度的降低动应变幅几乎不发生改变.动应变幅随动应力幅的增大呈线性增大趋势.

冻融循环作用下西宁地区黄土动力特性试验研究

黄土作为一种广泛分布在青海省境内的特殊土,长期承受冻融循环与地震荷载的双重影响,其地震易损性和水敏性的问题一直被广泛讨论。为寻求黄土在冻融循环和动荷载耦合作用下动力特性的变化规律,以西宁地区黄土为研究对象,施加正弦波形式的循环动荷载,开展动三轴试验,分析了围压、冻融循环次数和动剪应变幅值γ_(d)对黄土的骨干曲线、动剪切模量G_(d)、动剪切模量比G_(d)/G_(d max)及阻尼比λ的演变规律。结果表明:黄土的骨干曲线在经历6次冻融循环后趋于稳定,可将骨干曲线的发展过程分为弹性阶段和弹塑性阶段;分别采用Hardin-Drnevich模型和改进的Hardin-Drnevich模型对动剪切模量曲线进行拟合,发现用改进的Hardin-Drnevich模型拟合动力参数效果较好;随着围压的降低,G_(d)/G_(d max)-γ_(d)关系曲线分布更为分散且有逐渐减小的变化趋势;随着γ_(d)的增大,λ不断增大,且土体在各围压条件下,经历不同冻融循环次数后,G_(d)/G_(d max)和λ存在最大值和最小值。该研究初步掌握了青海地区黄土在冻融循环作用下的动力学参数,研究成果可为寒区抗震设计提供设计参考。

分级加载下冻土动弹性模量的试验研究

基于黏弹性理论,将动态弹性模量的最大值定义为冻土的动模量,通过计算滞回曲线中直线斜率的方法来计算冻土的动模量。通过动三轴试验,对不同频率、围压和负温条件下冻土的动模量随动应变幅的变化规律进行了试验研究,结果表明:在不同频率(0.1～20 Hz)、围压(0.3～2 MPa)和负温(-0.2～-2℃)条件下,青藏黏土的动模量取值范围为393～1749 MPa,兰州黄土的动模量取值范围为101～713 MPa;同一级加载下,动模量随着振次的增加基本不变,可以采用平均值来表征该级加载下的动模量;对于青藏黏土和兰州黄土,不同频率条件下,动模量随动应变幅的增加最终趋于一稳定值,该稳定值随加载频率的增加而增大;不同温度和围压条件下,随着动应变幅的增加,动模量先减小再趋于一个稳定值,该稳定值随围压的变化较复杂,随温度的降低而增大。

冻土路基粉质粘土动力学特性试验研究

基于低温动三轴试验,研究青藏铁路沿线冻结粉质粘土在分级循环荷载作用下的动力学特性及动力学参数的确定,在不同温度、围压和含水率等条件下,并主要针对含水率变化,对冻土的动力学参数动剪切模量随动剪应变幅值的变化规律进行了探讨,得到了一些有价值的结论。

分级加载下冻土阻尼比的试验研究

利用MTS-810型振动三轴试验机对不同加载频率、围压和温度下冻结黏土和冻结黄土的阻尼比变化规律进行研究。结果表明：不同频率、围压和温度下，对于冻结黏土，随动应变幅的增大，阻尼比呈先减小再缓慢增大的变化趋势；对于冻结黄土，阻尼比随动应变幅的增加先减小再逐渐保持不变。相同动应变幅下，冻结黏土和冻结黄土的阻尼比随加载频率的增加而减小，随围压的增加变化不大，温度为-0.2- -1 ℃时，阻尼比的变化规律不明显，温度为-2 ℃时，阻尼比的取值显著小于-0.2- -1 ℃时的阻尼比取值。当动应力水平较低时，阻尼比受频率的影响程度较大；当动应力水平较高时，阻尼比受温度的影响程度较大；在整个加载过程中，阻尼比受围压的影响程度最小。当动应变幅较小时，频率对冻结黄土的影响程度要大于冻结黏土，随动应力水平的增高，冻结黄土受频率的影响程度逐渐小于冻结黏土。在整个加载过程中，温度对冻结黄土的影响程度大于冻结黏土，而围压对冻结黄土的影响程度小于冻结黏土。

循环荷载下冻结兰州黄土变形性质的实验研究

对温度为-1℃的冻结兰州黄土在围压为0.6 MPa和不同动荷载振动频率条件下进行动三轴试验,试验采用分级加载,每一级荷载振动十次,加载波形为正弦波。实验结果表明:冻结兰州黄土的累积应变在整个加载过程中逐渐增大;当动荷载加载级数增加时,累积应变率逐渐变大。动应变幅随加载频率和振次的增加而减小;当频率小于或等于1 Hz时,动应变幅随加载级数的增加而增大;当频率大于1 Hz时,动应变幅随加载级数变化不大。随着加载级数的增加,滞回曲线的面积和密集程度越来越小,整体斜率和不闭合程度越来越大。用动模量来描述滞回曲线的整体倾斜程度。当频率小于或等于7 Hz时,动模量随加载级数的增加而增大;当频率大于7 Hz时,动模量随加载级数没有明显的规律。