循环荷载作用下NaCl溶液对黏土动力特性影响及微观机理分析

针对黏土易与水结合,孔隙溶液环境变化对黏土动力特性有较大影响的问题,使用GDS真/动三轴仪对黏土试样进行模拟交通循环荷载下的分级加载试验,研究不同浓度NaCl孔隙溶液、振动频率对土体应力-应变关系和动弹性模量的影响,分析骨干曲线及弹性模量的发展规律,并结合电镜扫描,分析NaCl溶液浓度和振动频率改变前后试样的孔隙分布规律,得到微观孔径与动力特性的关系。结果表明,随着NaCl溶液浓度和振动频率的升高,应力-应变曲线和动弹性模量曲线呈上移趋势;阻尼比-动应变曲线随振动频率的增加而上升,随NaCl溶液浓度的增加而下降;NaCl溶液浓度升高,水化反应产生的胶体增多,微填充作用可有效减少小孔隙,振动频率增加则使得片状颗粒间距被压缩,层状结构减少,土体更加密实,有效减少大孔隙。研究得出的含NaCl溶液黏土受孔隙溶液浓度与振动频率变化的影响规律,可为研究其他环境下黏土的强度变化提供参考。

福建漳州地区典型土动力特性的试验研究

通过对福建漳州地区淤泥、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、残积土等4类典型土的共振柱试验,探讨了围压大小、土的性质对这4类典型土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响,给出了在不同围压下的G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量的给出围压对参数的影响规律。结果对实际工程具有一定的借鉴作用。

固结压力相关的黏土动力特性模型研究及应用

对一种粉质黏土进行了不同固结压力下的循环单剪试验,得到了相应各固结压力下的动剪模量和阻尼比随动剪应变幅值非线性变化的Gd-γd曲线和D-γd曲线,并对其进行了归一化。试验结果表明,即使是归一化以后的动力特性曲线,仍然因固结压力不同而出现差异;固结压力越大,Gd/Gdmax-γd曲线衰减越慢,而D/Dmax-γd曲线增加也越缓。通过建立最大动剪模量、最大阻尼比和参考剪应变与固结压力之间的试验关系式,建议了一种实用的固结压力相关的黏土动力特性模型。最后,通过算例表明,场地土体动力特性随固结压力而变化的特征不但会影响场地地震反应的幅值,而且将影响其频谱特性,且场地覆盖层厚度越大,影响越强烈。

场地土动力特性识别方法对比

结合自由场地土振动台试验,对比了随机子空间迭代(SSI)方法、经验模式分解结合希尔伯特变换(EMD+HT)方法和频域分解(FDD)方法识别场地土卓越频率、阻尼比的适用性,以及不同激励类型、不同土层深度和大阻尼比情况对识别精度的影响。结果表明:对于随机激励,当阻尼比较小时,上述3种方法均能准确识别出场地土卓越频率;而大震时土体卓越频率、阻尼比与振动过程耦合,此时经验模式分解结合希尔伯特变换方法可以给出合理的识别结果。

频率对K_0固结饱和粘土动力特性影响的试验分析

通过循环三轴试验,研究了k0固结饱和粘土在0.5 Hz、0.1 Hz与0.01 Hz循环应力作用下,循环强度与土样破坏时最终累积孔压的变化。结果表明,当循环频率从0.1 Hz减少至0.01 Hz时,若循环应力作用下三轴土样发生应力反向,k0固结饱和粘土循环强度大约降低3%左右;若没有应力反向,且当循环破坏次数从10变化至1 000时,循环强度的降低不超过1%,若循环破坏次数大于1 000时,循环频率的改变对循环强度基本没有影响。对于有应力反向情况,循环频率减小将导致最终累积孔压比增加;对于无应力反向情况,循环频率改变对最终累积孔压比的影响并不显著。循环频率对最终累积孔压比的影响与其对循环强度的影响一致。

上海崇明综合深井土动力特性的试验研究

对取自上海崇明综合深井的12只原状土样进行共振柱、循环三轴联合试验,初步研究该地区黏性土的土动力特性,得到动剪应变γd在10^(-6)~10^(-2)范围内的Gd/G0~γd、D~γd关系曲线,根据试验所得关系曲线,分析黏性土强度参数的变化规律。研究成果对上海崇明地区各类工程建设的场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值,有利于该地区地震安全性评价工作的开展。

软土动力特性及其地震动效应研究

软土在动力作用下的非线性特征和地震动放大效应是地震工程界一直以来关注和研究的热点问题之一,由于当前已获取的强震动观测资料几乎没有软土覆盖的场地条件资料,使得软土场地地震反应分析结果无法用实际的强震记录进行检验,因此,软土地区的抗震设计存在潜在的风险。

先进土工实验技术研发与砾性土动力特性试验研究

室内试验是解决土动力学问题的基本手段之一，同时室内试验技术也是土动力学的重要研究内容，为满足研究工作需求，需要不断研发新的技术手段。在2008年我国汶川大地震中，国际上首次出现了大规模的砾性土液化现象，而目前此方面研究报道尚少，其中砾性土动力特性研究是此方面的基础性工作。本文工作主要集中在两个方面，一是土动力学若干试验技术研发，二是砾性土动力性能研究。

人工岛回填砂土土动力特性试验研究

人工岛是滩海油田建设开发的主要方式,在建设过程中需要将岛芯部分利用中粗沙进行替换回填,这就涉及到回填砂土的土动力特性。本文利用室内动三轴试验进行人工岛回填砂土的土动力学特性研究,通过研究回填砂土的密实度,围压以及振动频率对砂土抗液化强度的影响,为人工岛建设提供设计依据。

研究面波的重要意义及其在土动力特性评价中的应用

一、引言近几年,人们已注意到由土木工程建设而引起的振动有明显的增加,而人类活动区内的振动可能是由工程建设(打桩及锚定、工程爆破等)和道路交通等产生的多种动态振源所引起。这些振源的共同特点是:很浅或接近于地表。在这种情况下大多数的能量转换成面波而沿着低速的表层传播。本文的重点讨论了面波的产生。

冻融循环下黄泛区粉土动力特性评价

由温度、盐分和车辆交通荷载的耦合作用造成的路基土动力强度的丧失,使翻浆成为山东黄泛区公路的主要病害,其成因与该地区粉土的动力特性密切相关。为了分析这些耦合效应对粉土动力特性的影响,本研究进行了冻融循环试验、动三轴试验和超声波试验,设计了两种粉土(无盐粉土和3%盐粉土)。冻融循环试验和动三轴试验的结果表明,随着冻融循环次数的增加,动剪切强度和动模量降低,但阻尼比增大。另外,与无盐粉土相比,含盐量为3%的粉土的动剪切强度和动模量下降幅度更大,但阻尼比反而增大。在超声波试验中,冻土试件的超声波速度随冻融循环次数的增加而减小。根据超声波试验结果,提出了一种通过现场实测超声波数据来评价粉土损伤的初步模型,这为粉土公路的治理提供了理论依据。

地震作用下微型桩群桩支护黄土滑坡的土-桩动力响应分析

微型桩具有施工快速便捷和扰动小等优点,已在黄土滑坡快速治理中得到了应用。为揭示微型桩群桩支护黄土滑坡动力响应规律,该文基于动态黏弹塑性本构模型(VEP模型),研究微型桩与滑坡地震动力相互作用机制,探讨合理桩间距。结果表明:激振后VEP模型计算结果对地震量级较敏感,模型考虑了土的黏弹塑性,能够合理的反映地震作用下坡体位移规律;地震作用下微型群桩的桩身产生弯剪组合破坏,主要破坏位置位于滑面上下2~4倍桩径处;建议微型群桩的列间距采用5~7倍桩径,排间距采用3~4倍桩径进行布设。研究结果可为地震作用下黄土滑坡防治的数值分析与抗震设计提供依据。

土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究

橡胶砂作为轻质耗能填料在土木工程中应用越来越广泛,土工格室加筋可提高橡胶砂的抗剪强度和整体稳定性。针对关于橡胶砂或加筋橡胶砂动力特性的认知缺乏的现状,通过大尺寸循环单剪试验研究了橡胶砂分别在有无土工格室加筋情况下在水平循环荷载作用下的滞回特性。获得了加筋和非加筋橡胶砂的滞回曲线、动剪模量曲线和阻尼比曲线,并应用Stokeo–Darendeli模型对橡胶砂动力特性进行拟合,得到了加筋和非加筋橡胶砂的动力特性参数。基于对比分析,揭示了土工格室对橡胶砂动力特性影响的规律与机理。试验结果表明:(1)土工格室加筋能限制橡胶砂中剪切带的发展,使得橡胶砂在大应变下的滞回曲线反S形特征减弱、阻尼比增大;(2)由于网兜效应引起颗粒接触法向应力增大,土工格室加筋使橡胶砂动剪模量增大,且随着橡胶含量的增高而增大愈明显;(3)土工格室的加入降低了循环加载次数对橡胶砂动力特性的影响,并使得橡胶砂最大动剪模量随橡胶含量和竖向压力变化的速率减小。给出的土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的定量分析结果,可为后续研究和工程应用提供参考。

徐州城区黏性土与粉土的动剪切模量与阻尼比特性

利用自振柱试验仪,研究了徐州城区41个钻孔、165个黏性土和粉土原状土样的动剪切模量比G/G_(0)和阻尼比λ随剪应变幅值γ_(a)的变化特征,探讨了有效围压、塑性指数和地质年代对徐州城区Q_(3)和Q_(4)黏土、Q_(4)粉质黏土与Q_(4)粉土G/G_(0)-γ_(a)和λ-γ_(a)关系的影响。结果表明:有效围压越大,塑性指数越大,相近深度土样的地质年代越新,土体的非线性越弱;给出了3类土的G/G_(0)-γ_(a)和λ-γ_(a)关系的上、下包络线,定量地分析了土类、有效围压、塑性指数和地质年代等因素对各类土G/G_(0)-γ_(a)和λ-γ_(a)经验关系的影响规律,并建立了预测G/G_(0)-γ_(a)和λ-γ_(a)的经验公式。该成果有利于对徐州城区土动力特性的认知,并对该地区工程场地地震效应的评价具有借鉴和参考价值。

强夯作用下土体动力特性研究

讨论了用于计算土体动力压密有限元方程的建立及其数值计算方法,给出了山西化肥厂场地动力压密的数值解,得出了相应的应力场、位移场、加速度场等,计算结果与实测结果吻合较好。采用了新的分析模型研究了强夯后土体的振动特性,同弹性模型、理想弹塑性模型进行了比较,两个工程实例的计算结果表明,提出的新模型更加优越。

吸力历史对非饱和粉土动力变形特性的影响

以非饱和粉土为研究对象,利用吸力可控的动三轴仪对其进行动力变形试验,得到了在不同净围压和不同吸力路径下非饱和粉土试样的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了先脱湿后吸湿的吸力历史对其动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压和吸力下,非饱和粉土试样经历过先脱湿后吸湿的骨架曲线和动弹性模量比仅经过脱湿的要高,而试样经历过先脱湿后吸湿的阻尼比比仅经过脱湿的要小;此外,随着非饱和粉土试样经历过最大吸力的增大,其骨架曲线和动弹性模量增大,而阻尼比减小。试验结果可用非饱和土的平均骨架应力和弯液面水的表面张力作用来解释,并用两项联合预测非饱和土试样的最大剪切模量。

风荷载作用下的土-结构动力特性分析

结构的动力特性直接影响到动力荷载的作用效应。动力特性分析中,土体的影响不可忽视。与地震荷载不同,动风荷载自结构向土体传播,土体的惯性力可以忽略。无质量地基法可以满足针对风荷载的土-结构动力分析的要求。本文首先推导土-结构动力相互作用的运动方程,在此基础上,以剪力墙箱型基础结构为基本分析对象,确定有限地基域的范围,分析土-结构整体动力特性。认为:足够的基础埋深,可以有效控制建筑物的摆动;为控制建筑物的动力特性,可以采取措施适当使地基土增加一定的刚度;如何在上部结构的质量和刚度之间建立对应关系以控制土-结构系统的动力特性,有待进一步研究。

土动力参数对土层动力反应的影响

本文通过关便指出了不同的土动力特性经验关系对土层地震反应的分析结果将产生不同的影响，特别是对大震作用下的土层反应。这一计算结果可作为有关部门制定相关规范的参考。

描述软土不排水循环应力应变响应的拟动力关系

依据等效黏弹性理论与蠕变理论,建立了描述一般应力状态饱和软土不排水循环应力应变响应的拟动力本构关系。该关系包括三个基本参数:循环剪切模量,阻尼比与增量循环累积应变。利用循环剪切模量与阻尼比随土单元八面体剪应变的变化描述循环荷载作用下软土的不排水循环应变,依据Mises蠕变势函数与正交流动法则确定循环累积应变增量。通过饱和软土不固结不排水循环三轴压缩试验确定这些变化关系。按确定出的参数预测循环三轴拉伸与循环扭剪试验结果。预测出的循环拉伸试验剪切模量和阻尼比随八面体剪应变的变化与试验结果吻合。对于循环扭剪试验,当循环偏应力与静偏应力方向一致时,预测出的循环累积应变随循环次数的变化与试验结果基本一致;当循环偏应力与静偏应力作用方向不一致时,预测出的循环累积应变与试验结果相比偏小。