相对密实度和固结应力比对北部湾海砂动力特性影响的试验研究

北部湾地区拥有丰富的海洋资源,海洋工程在这一地区的发展日益重要,了解海砂在不同固结应力比和密实度条件下的动力特性,对于海岸线保护、港口建设、堤防工程等都至关重要。为探究北部湾海砂的动力特性,针对北部湾海砂开展了一系列的固结不排水循环动三轴试验,分析了相对密实度和固结应力比对北部湾海砂的轴向累积应变、动弹性模量、动孔压以及滞回曲线的影响。研究表明:在相同振次水平下,随着固结应力比和相对密实度的增大,海砂的轴向累积应变随之减小;动孔压随着固结应力比的增大线性减小,在低相对密实度(Dr≤50%)下,动孔压随振次的增大而增大,在高相对密实度(Dr=70%)下,动孔压随振次先增后减;动弹性模量随着振次的增加出现刚度软化现象,增大相对密实度与固结应力比,较明显地减缓了动弹性模量的衰减速率;随着固结应力比和相对密实度的增大,滞回曲线包围的面积减小,滞回曲线由不封闭曲线转为封闭曲线。这些研究成果可以为北部湾围填海工程提供一定的参考。

循环应力比与有效围压对北部湾海砂动力特性的影响

海砂作为围填海工程中的填料,研究其在循环荷载作用下的动力特性有重要意义。为揭示北部湾海砂填料的动力特性,利用GDS动三轴测试系统对北部湾海砂开展不同循环应力比与有效围压下海砂的饱和不排水循环加载三轴试验,探究了海砂的动强度与破坏振次之间的关系,并分析了轴向累积应变、回弹模量和动孔压的发展规律。结果表明:动强度与破坏振次之间呈现出良好的线性关系,且动强度随着循环振次的增加而降低;海砂的轴向累积应变呈现“稳定发展一失稳破坏一增量破坏”的发展模式,并且轴向累积应变与振次的拟合曲线可以用幂函数进行描述;回弹模量随轴向累积应变的变化曲线呈现“骤降一缓慢减小一基本稳定”的趋势,同一振次水平下,回弹模量随循环应力比和有效围压的增大而增大,当循环应力比为2.0时,试样回弹模量随应变的关系曲线主要表现为“突增一逐渐减小一趋于稳定”的规律;孔压的发展模式为“骤增一稳定一线性增长”和“骤增一阶梯式增长”两种形式,且两种模式之间相互转换。