南海北部陆坡软黏土动力应变-孔压特性试验

针对南海北部陆坡原状软黏土,开展了不同偏压固结比K_c和循环应力比CSR条件下的动三轴试验,探究了动荷载作用下试样的残余动应变、残余动孔压与循环振次的变化规律;综合考虑试验过程中残余动应变和残余动孔压的关联性,提出了基于动应变-孔压模式的动三轴试验破坏标准,并采用微观电镜扫描(SEM)图像揭示其作用机制。研究表明:在给定K_c条件下,CSR值不同,残余动应变随循环振次的发展趋势呈现出显著差异性,而残余动孔压随循环振次的变化规律基本一致;随着K_c的增加,CSR临界值逐步增大,相应的最终残余动应变逐渐减小,而残余动应变-动孔压曲线也表现出相似特征;将传统的应变值破坏标准扩展至由应变-孔压曲线拐点控制的破坏区间,可以有效界定破坏振次并描述试样的完整破坏过程,揭示动荷载条件下试样内在的有效应力-应变-孔压互馈机制。上述研究成果将为南海北部陆坡软黏土软化-孔压模型的建立、海洋地质灾害评价与预测、海洋工程基础设计提供可靠参考。

循环荷载下硅藻土应变和孔压特性

针对嵊州硅藻土的高结构性及地基应力场的复杂多变,应用GDS动三轴仪进行不同围压和不同循环应力比下的不排水循环加载试验,分析应力-应变滞回曲线演化、应变累积特性、回弹特性及孔压特性.研究表明:循环应力比及围压对原状硅藻土应变和孔压的发展规律影响明显,随着循环应力比的增加,滞回曲线由线性状态转变为非线性状态,且逐渐向x轴倾斜,累计应变和回弹应变都随着循环应力比的增加而略微增加,但总应变基本小于2%;残余孔压比随循环应力比增大而增大,范围为0.1~0.5.并且存在一个临界循环应力比,其值随有效围压的增大而减小,范围为0.8~2.2,当循环应力比大于该值时,试样内部产生一个破裂面迅速发生破坏.在相同循环应力比下,试样的应变随着有效围压的增大而增大.

循环荷载下吸力锚基础周围孔压响应特性数值研究

吸力锚基础海上安装方便、定位精确且具有较大上拔承载力,可作为张力腿平台的系泊基础,在深水油气工程应用广泛。服役过程中,作用在吸力锚基础上的荷载一般为一定预张力上的单向循环动力作用,动力荷载可分为波频荷载和二阶低频慢漂荷载,其中波频荷载的幅值较小但周期短,低频荷载幅值较大但周期较长。本文建立多孔介质海床中吸力锚在定常力基础上承受循环上拔荷载的有限元模型,对锚体周围的孔压响应特性进行数值计算与分析,重点分析比较波频荷载和低频慢漂荷载作用下的振荡和残余孔压的变化趋势与影响范围。研究表明,循环上拔荷载作用下吸力锚外侧浅层土体孔压累积显著,降低土体有效应力,弱化筒壁-土体摩擦阻力,有可能引起吸力锚失效模式的转化;循环荷载的幅值和周期都将对孔压响应的大小和分布造成一定影响。

两种黏粒含量淤泥质粉质黏土动残余应变试验

通过两种不同黏粒含量的淤泥质粉质黏土动三轴试验,研究了黏粒含量对试样无侧限抗压强度及灵敏度、动残余应变和动残余孔压的影响。结果表明,黏粒含量高试样的无侧限抗压峰值强度小于黏粒含量低试样的相应强度;黏粒含量高试样的灵敏度大于黏粒含量低试样的相应值;随着动荷载的增加,试样的动残余应变与动残余孔压不断增大,重塑与原状试样动残余应变差值与比值也在增大,并且比值都大于各自的灵敏度;相同动荷载作用下,重塑试样的动残余应变均高于原状试样,黏粒含量高试样的动残余应变比黏粒含量低试样的大。分析认为,土体中黏粒的粘结与润滑双重作用导致两种黏粒含量的试样出现了不同的试验结果。最后采用幂函数模型对渐稳型动残余应变曲线进行拟合,建立了包含循环应力比与振动次数的动残余应变经验公式。

长期循环荷载作用下粉质黏土动力特性及相关模型修正

循环荷载长期作用特征直接影响着粉质黏土的动力变形特性及土体结构的稳定性。运用SDT-10型动三轴仪对饱和粉质黏土进行高达20 000次的循环振动,分别控制固结围压、动应力比和振动频率,研究不同荷载条件下粉质黏土的塑性应变、残余孔压特性。研究结果表明:3项荷载条件都对土体的累计塑性变形和残余孔压有至关重要的影响。累计塑性应变在动力荷载持续作用下不断累积,曲线呈现出S型和J型,运用改进的种群增长模型以及改进的指数模型分别能很好拟合累计塑性应变随振动次数的发展规律,随围压、动应力比的增长呈正相关变化,随频率的增加呈反比下降。残余孔压比在正弦波的振动下不断增大,运用改进Seed孔压模型能在一定程度上模拟残余孔压变化规律,随动应力比、频率的增加而增大,随围压的增加而减小。研究成果深化了动力条件下黏土变形特性的认识,为循环荷载长期作用下土体的强度衰减和变形预测提供借鉴和参考。

冲击荷载作用下饱和软粘土的一些性状

在已有对饱和软粘土再固结性状进行研究的基础上,重点讨论饱和软粘土在偏压应力状态下的再固结性状、土性及塑性指数对再固结变形的影响、冲击荷载作用下超固结土的孔压和变形性状、残余孔压与剪应变之间的相互关系及其变化机理、扰动固结问题以及偏压应力状态下地基土沉降和强度计算等问题。

基于Hardin模型的湘西地区饱和粘土动弹性模量研究

动弹性模量是土重要的动力特性表征参数。针对湖南省湘西地区广泛存在的典型粘土,进行了不同压实度、含水率、固结比条件下的一系列动三轴试验,试验结果表明Hardin模型可以较好地描述该粘土饱和状态下的动弹模-动应变关系,同时探讨了围压、静偏应力等参数对土体的动弹性模量发展的影响,并揭示了残余孔压变化与动弹性模量衰减的内在联系。

循环荷载对海相粉土力学特性的影响

为研究波浪等循环荷载对海相土物理力学特性的影响,利用GDS三轴仪对杭州湾区域重塑海相粉土进行了一系列不排水静三轴和循环后静三轴试验,分析围压、循环应力比、循环次数等因素对粉土循环及循环后力学特性的影响,构建循环扰动与粉土不排水强度之间的关系。结果表明:循环荷载作用下,粉土累积应变随循环次数的增加表现出稳定或快速发展的临界现象。残余孔压会改变试样循环后剪切阶段的剪胀性。循环加载会导致杭州湾海相粉土的不排水强度Su出现衰退,且衰退程度与残余应变和残余孔压比均有关联。最后,基于试验数据建立了预测残余应变和不排水强度比关系的公式。