原状和重塑湖泊相软黏土动力特性宏微观试验研究

为了对比衡水湖附近原状和重塑湖泊相软黏土的动力特性差异,利用GZZ-50B型共振柱仪对原状和重塑湖泊相软黏土分别进行动力特性试验,采用Davidenkov本构模型对试验获得的动力特性参数进行拟合,绘制了G-γ、λ-γ和G/G_(max)-γ关系曲线,并将所得的动力特性统计值与其他学者给出的动力特性推荐值进行了对比,通过SEM电镜测量了共振柱试验前后的微观结构,并分析了微观结构参数的变化规律。结果表明:当固结围压相同时,原状湖泊相软黏土的G-γ曲线始终高于重塑土,而原状土的λ-γ曲线始终低于重塑土;当动剪应变较大时,原状土的动剪切模量G会急剧下降并接近重塑土;原状和重塑土的G_(max)相对差值、G/G_(max)-γ和λ-γ拟合曲线差异会随着固结围压的增大而减小;通过与其他学者研究成果对比,发现沉积相并不是土体动力特性的决定性因素,同一沉积相但不同地区的软黏土动力特性也会有所差异。通过对微观结构参数的定量分析发现:随着固结围压的增加,原状土颗粒和孔隙的面积平均值以及最大直径平均值均有所下降,而重塑土差异并不明显,且微观结构参数相对差值与最大动剪切模量G_(max)相对差值呈正相关的关系;经过共振柱试验后,原状湖泊相软黏土的大、中颗粒和孔隙转变为小、微颗粒和孔隙,较大的片状结构和团聚体结构减少,原状土微观结构参数接近于重塑土,从微观角度解释了宏观土动力学特性。

重塑湖相软黏土动力特性试验研究

为研究重塑湿地湖泊相软黏土的动力特性,文中利用GZZ-50B型共振柱试验机来测得湖相软黏土的动剪切模量和阻尼比,并利用Davidenkov模型对湖相软黏土的动力特性参数进行拟合,得到了最大动剪切模量G_(max)、G/G_(max)-γ和λ-γ试验曲线及动力本构模型拟合参数。通过对比分析可知:含水率和围压对湖相软黏土的最大动剪切模量影响较大,含水率相同时,最大动剪切模量G_(max)随围压的增大而增大;围压相同时,G_(max)随含水率的增大而减小。重塑湖相软黏土动力特性曲线存在一个分界点,当动剪应变小于该分界点时,动剪切模量比呈线性缓慢的下降,而阻尼比则呈现线性缓慢的增长;当剪应变大于分界点后,动剪切模量比下降和阻尼比增长的速率开始大幅加快,并表现为非线性变化趋势。试验分析处理得到的动力本构模型曲线及拟合参数可以为实际工程建设提供参考。