波浪作用下液化粉土流动特性拖球试验研究

粉质土大量存在于黄河水下三角洲地区,粉土液化过程中具有类似流体的性质,可以把液化过程中的粉土视为黏性流体进行研究。基于流体力学中Stokes黏滞阻力原理,在波浪水槽试验基础上,设计了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球装置,并对其实用性进行验证。在铺设有粉土底床的波浪水槽中埋入可以水平滑动的小球,通过拖动小球在粉土中水平运动,测量小球所受阻力值的大小,用以计算液化粉土表观动力黏度。充分考虑试验中波浪要素、超孔压比等因素的影响。结果表明,该装置能够满足试验要求;波浪循环荷载作用下,观察到了孔压的累积至液化的过程;波浪参数对结果有较大影响,其中波高越大,表观黏度值越小;同一波高情况下,表观黏度随时间缓慢增加;随着超孔压比的升高,波浪作用下粉土表观黏度值逐渐减小。

循环荷载下粉土液化流动特性拖球试验研究

基于流体力学中的Stokes黏滞阻力理论,以振动台试验为基础,开发了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球试验装置。在铺有粉土海床的模型箱内埋设光滑小球,通过测量小球水平运动过程中所受阻力值的大小,计算粉土液化的表观动力黏度,分析粉土液化过程中的表观动力黏度与超孔压比之间的关系,以及液化后表观黏度与应变率的变化规律。试验结果表明,振动台试验下,孔隙压力表现为迅速上升,粉土迅速达到液化状态;振动过程对海床固结影响较大;粉土海床在未达到完全液化状态时(ru<1),表观黏度随超孔压比增大而减小,在液化状态下(ru=1),剪应力随应变率增大而减小,粉土呈现出剪切稀化的特点,为典型的非牛顿流体特征。

单向振动条件下软土力学性质演变的试验研究

在托球试验的基础上,设计了模拟软土单向振动条件下力学行为的试验装置,并且进一步从流体力学的角度分别研究单向振动条件下,振动频率、围压和距振源距离对软土流动特性的影响。结果表明:软土的流动性随振动频率的增大而增大,随距振源距离的增大而减小,随围压的增大而减小;在试验过程中,存在临界频率值,当振动频率超过临界频率值时,流动性发生突变,同时该临界频率值在高围压条件下要显著高于低围压情况;在低频振动条件下,软土的流动性受围压的影响较为明显,主要体现为随着围压的增大,软土的流动性大幅减小;在高频振动条件下,随着围压的增大,软土的流动性小幅减小。