Dynamic properties of composite cemented clay

In this work, the dynamic properties of composite cemented clay under a wide range of strains were studied considering the effect of different mixing ratio and the change of confining pressures through dynamic triaxial test. A simple and practical method to estimate the dynamic elastic modulus and damping ratio is proposed in this paper and a related empirical normalized formula is also presented. The results provide useful guidelines for preliminary estimation of cement requirements to improve the dynamic properties of clays.

单双向循环荷载作用下砂砾料动模量和阻尼比试验研究

通过大型振动三轴试验,研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律,分析围压和径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明:在双向振动三轴试验中,砂砾料的轴向动应变受径向动应力的影响较小,动应变主要与施加的轴向动应力大小有关;单双向振动下砂砾料的动弹性模量均随着动应变的增大而逐渐降低,双向振动时砂砾料动弹性模量随动应变的衰减速率基本不变,在相同动应变下双向振动的动模量均低于单向振动;砂砾料在双向振动时的阻尼比大于单向振动,双向振动时消耗的动应变能更大。通过对两种试验条件下的最大动弹性模量、动模量比进行分析,建立了表述单双向试验条件下最大动弹性模量的换算关系式和双向振动试验中动模量比和动应变的修正模型。

雄安新区粉质黏土的动力特性试验研究

为分析雄安新区粉质黏土的动力特性,采用GDS多功能动态循环三轴试验系统,对雄安新区粉质黏土进行14种工况(不同围压、固结比和加载频率)下的动三轴试验,深入分析了动骨干曲线、动弹性模量、动剪切模量、阻尼比等在不同工况下的变化规律及相关参数。试验结果表明:随动应力幅值的增大,动应变呈非线性增长,且存在某一临界动应力值;随动应变的增大,动模量逐渐减小,且减小速率先快后慢、最后趋于稳定;随动剪应变增长,阻尼比呈非线性增长,且阻尼比最大值不超过0.12;随围压与固结比增大,动强度和动模量均明显增大;围压与固结比对阻尼比影响较小,具有归一性特征;随频率增大,动应力幅值、动弹性模量增大,但增长幅度并不明显。综合分析三变量对雄安新区粉质黏土动力特性的影响程度得出:围压影响最大、固结比次之、加载频率最小。

不同固结条件下尾矿粉质黏土动力变形特性分析

利用GDS振动三轴试验系统,针对四川省某尾矿库的尾矿粉质黏土料,基于不同固结条件开展振动三轴试验,研究尾矿粉质黏土在分级循环荷载下的变形特性,基于不同固结条件对尾矿粉质黏土各动力变形特性参数的变化情况进行对比分析。结果表明:当固结围压σ_(3)和固结比Kc不断变大时,尾矿粉质黏土的各动力变形参数呈现出明显不同变化趋势,阻尼比λ会持续变小,动弹性模量E_(d)与动剪切模量G_(d)不断增大;在动应变ε_(d)不断增大的过程中,阻尼比λ会相应升高,但动弹性模量E_(d)与动剪切模量G_(d)却显著下降,动弹性模量比E_(d)/E_(dmax)逐渐减小,表明动弹性模量逐渐衰减,且衰减过程呈三段式;固结压力σ_(3)和固结比Kc的增大可以减缓动弹性模量E_(d)的衰减。采用沈珠江动本构模型对试验结果进行拟合,获得相关模型参数。

循环荷载下花岗岩动力响应及本构模型

利用真三轴试验机,对尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的花岗岩试样进行了循环荷载下的试验研究,探究非破坏状态下不同围压、动载频率、动应力幅以及循环周次下花岗岩动弹性模量以及动阻尼比的变化规律,并将所得数据进行对比分析。试验结果表明:花岗岩动弹性模量随围压线性增长,动阻尼比随围压线性递减,动弹性模量增幅逐渐变大;花岗岩动弹性模量随动载频率指数增长,动阻尼比随动载频率幂函数增长,在20 Hz的动载频率下岩石内部活动较为剧烈,动载频率对岩石的影响程度较大;动弹性模量随动应力幅二次函数增长,动阻尼比随动应力幅幂函数减小,动阻尼比变化受到岩性影响;改进邓肯-张模型很好地反映了花岗岩在不同作用下岩石动态本构关系。该试验得到的模型可为后续动力特性的反演提供参考。

高聚物胶凝戈壁土的动模量及阻尼比试验研究

高聚物胶凝戈壁土是将高聚物掺入戈壁土中,可有效提高原状戈壁土的基本性质。采用中型动三轴试验研究了在不同高聚物质量比、围压、固结比、加载频率工况下高聚物胶凝戈壁土的动弹性模量和阻尼比变化规律。结果表明:高聚物质量比R_(p)对动弹性模量和阻尼比影响较大,在动应力比(cyclic stress ratio, CSR)为0.157时,动弹性模量随R_(p)增大呈线性增长;CSR>0.157后随R_(p)增大动弹性模量先增大后减小,在R_(p)为3%时出现峰值;在相同CSR下,天然戈壁土在振动荷载下产生的残余应变比高聚物胶凝戈壁土的大,当R_(p)为3%时经过5次振动后的残余应变仅为天然戈壁土的18.4%;阻尼比随R_(p)的增大略有降低。基于沈珠江动力模型,建立了考虑高聚物质量比影响的修正模型,并通过试验验证了修正模型的适用性。研究成果可为高聚物戈壁土的动力分析和工程应用提供理论依据。

弹性支承简跨预制预应力混凝土桥的动力试验

对某高速公路高架桥进行了动力试验,利用偏心质量激振器对桥施加激振,从而获得了振型、固有频率和阻尼比等动力参数。试验得到的两种主要模态振型是第一垂直模态和第一纵向模态。得到的平均阻尼比在预应力混凝土阻尼比的范围内,即平均值为2.12%,在2%~3%内。试验结果与利用SAP 2000忽略地基建立的三维有限元模型计算结果吻合较好。固有频率与试验结果的偏差为8.50%。从测量数据来看,弹性支承有效地降低了从上到下结构的加速度54.62%和60.22%。

竹帘竹胶合板弹性常数的动态测试与分析

竹胶合板的弹性常数是决定其力学性能的重要指标。为了快速、简便、准确地检测竹帘竹胶合板的弹性模量、剪切模量和泊松比,采用自由板模态法和自由板瞬态激励法动态测试了竹帘竹胶合板的纵、横向板试件的弹性模量E和剪切模量G,采用悬臂板瞬态激励法动态测试了竹帘竹胶合板的泊松比μ;利用静态四点弯曲法试验验证了动态测试竹帘竹胶合板弹性模量、剪切模量和泊松比的准确性与可靠性;并对整板的质量等级、均质性和尺寸效应等进行了机理分析与评价。结果表明:竹帘竹胶合板的动态弹性模量、剪切模量和泊松比均值分别为0.7 GPa、1300 MPa和0.12,均符合GB/T13123—1991和LY/T 1575—2000中一等品规定要求;竹帘竹胶合板不满足G=E/2(1+μ)的关系式,为各向异性材料;动静态法测试得到竹帘竹胶合板试件弹性常数值一致,且动态测试法具有快速、简便、重复性好和精度高等优点。

循环荷载下海砂复合固化淤泥动弹性模量与阻尼比研究

为了探究不同海砂掺量和振动频率对海砂复合固化淤泥动应力-动应变(σ_(d)-ε_(d))关系、动弹性模量及阻尼比的影响,以海砂复合固化淤泥为研究对象,利用GDS动三轴仪在不同频率下进行分级加卸载试验。试验结果表明:动应力较小时,σ_(d)-ε_(d)曲线呈线性关系,逐级增大动应力,动应变增长迅速直至破坏;同一频率下,应力-应变曲线随海砂掺量的增加先上升后下移,掺量为15%的固化淤泥曲线位于最上方;同一海砂掺量,高频下的动变形小于低频、动强度高于低频;不同海砂掺量、不同频率下固化淤泥动弹性模量E_(d)均随动应力σ_(d)的增大而先增大后减小,阻尼比λ随动应力σ_(d)的增大先略有减小后逐渐增大;滞回耗能ΔW随动应力σ_(d)的增加呈现出非线性增大的趋势,相同动应力下对应的滞回耗能ΔW随频率的增加而减小;增大频率和掺入适量海砂可以提高固化淤泥的动弹性模量,有效降低固化淤泥的阻尼比。研究成果可供探讨海砂复合固化淤泥的动力特性和设计提供试验和理论参考。

交通荷载下黏土改良尾矿砂动力非线性特性试验研究

为了研究交通荷载作用下黏土改良尾矿砂的动力特性,对尾矿砂和改良尾矿砂开展了一系列分级加载动三轴试验,分析了不同频率、围压和黏土掺量对改良尾矿砂动应力应变骨干曲线、动弹性模量和阻尼比的影响。结果表明:改良尾矿砂的骨干曲线呈非线性特征,随频率和围压的增加向上偏移,随黏土掺量的增加呈先升后降趋势;动弹性模量随频率和围压的增大而增大,随黏土掺量的增加先增大后减小;最大动弹性模量随频率和围压的增大近似线性增大,随黏土掺量的增加在掺量为30%时出现峰值;阻尼比随频率和围压的增大而减小,随黏土掺量的增加先减小后增大;黏土对尾矿砂的改良效果显著,最佳掺量为30%左右。

软黏土小应变剪切模量影响因素试验和模型研究

随着城市建设的不断发展,越来越多实际工程建立在软黏土地基上,由于软黏土较差的工程特性在振动荷载作用下会引发大量工程问题。结合实际工程状况,通过共振柱仪器研究了围压、剪应变、含水率、应力路径、固结时间对温州软黏土的动力特性影响。结果表明共振柱试验范围内,软黏土的动剪切模量随围压增大而增大,随剪应变增大而减小,随含水率增大而减小。阻尼比随围压增大而减小,随剪应变增大而增大,与含水率关系不大。进一步分析了固结时间对卸载路径下土的动力特性影响,并用Hardin公式进行了对数据点进行了拟合,试验结果表明动剪切模量随着固结时间的增加而逐渐增加。建立了在加载路径下考虑不同围压、含水率的小应变剪切模量的计算模型。

砂卵石土动力特性的动三轴试验研究

砂卵石土在自然界分布广泛,并具有抗剪强度高、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,因此在工程建设中得到广泛应用。为反映其在复杂应力状态下的动力变形强度特性,通过砂卵石土室内动三轴试验,对不同饱和度的砂卵石土的动力特性进行研究。主要分析围压、固结比和振动频率对砂卵石土动强度的影响。试验结果表明:(1)砂卵石土的动应力随固结比的增大而略有增加,随振动频率的增大而有较大增幅,而且其动强度随着围压的增大而显著增大;(2)在相同围压下,随动应力增加,破坏振次减小;(3)砂卵石土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压增大而增大;(4)其阻尼比随动应变的增大而增大,明显表现在微小动应变中。

海洋粉质粘土共振柱试验研究

利用DRNEVICH LONG-TOR型共振柱仪研究杭州湾浅层粉质粘土的动力学性质,阐述动模量和阻尼比随应变增加的变化趋势,分析动模量衰减规律。最大动模量主要与围压Pc、土的固结密度、动应变和初始孔隙比等因素有关;杭州湾粉质粘土动模量随应变的变化规律符合土的非线性、滞后性和变形累积三方面的一般规律;杭州湾粉质粘土与黄河三角洲地区的归一化应力应变曲线相似,而动阻尼比相差较大。

高速铁路粗粒土填料动力参数试验研究

采用大型动三轴仪对高速铁路路基粗粒土填料进行实验研究,分析应力水平、固结围压、振动频率以及振动次数对动弹性模量和阻尼比的影响。结果表明:粗粒土填料的动应力与动应变的关系可采用双曲线本构模型描述;随着动应变的增加,动弹模量减小,阻尼比增加。粗粒土填料的动弹性模衰减主要集中在应变小于0.075%的范围内,阻尼比的增加主要集中在应变小于0.015%的范围内;随着固结围压的增大,动弹模增大,阻尼比增加。围压对动弹模量的影响主要集中在应变小于0.01%的范围内,对阻尼比的影响主要集中在应变大于0.01%的范围内;随着加载频率的增大,动弹模增大,阻尼比增加。频率对动弹模量的影响主要集中在应变小于0.075%的范围内,对阻尼比的影响主要集中在应变大于0.015%的范围内。低频时阻尼比增加的幅度大于高频时阻尼比增加的幅度;随着振动次数的增加,动弹模减小。在动应力水平较低时,振动次数对粗粒土填料动弹模的影响较小;在动应力水平较高时,振动次数越大,粗粒土填料动弹模的衰减量越大。

交通荷载作用下结构性软土动本构关系的试验研究

基于大量动三轴试验,针对滨海新区结构性软土,研究了其动应力-应变、动模量和阻尼比变化规律,并对振动波型、加荷频率以及固结应力比等影响因素进行了深入的研究,得出了如下的结论:振动波型对于结构性软土的动应力-应变类型影响不大,但是最大动弹模量Edmax和动剪切模量Gdmax的相差可达2.5倍左右;结构性软土具有明显的频率效应和门槛振动频率;半正弦波型条件下,当围压小于结构屈服压力时,最大动弹模量Ed随固结比的增加而递减,超过某一应变幅值时,最大动弹模量Ed将随着固结比的增加而减小;偏压状态下,低应变条件下固结比越大,阻尼比越大,当应变值超过0.004以后,随应变值的不断增大,固结比越大,阻尼比反而越小。所得出的结论对工程应用具有一定的指导意义。

岩石动静力学参数的试验研究

在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯（干岩样）进行了岩石力学参数的动、静态同步测试，并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明：岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相关性，而动静态泊松比之间的关系不明显，该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用提供了实验依据。

彭泽核电厂砂岩动力学试验研究

对江西彭泽核电厂一期工程主厂区的细砂岩和含砾石英砂岩进行了单轴循环加卸载试验,研究了2种岩性的阻尼比和动弹性模量与幅值、频率和深度之间的关系.结果表明：细砂岩和含砾石英砂岩在相同幅值变化范围和相同频率变化范围下,其阻尼比和动弹性模量的变化趋势类似;在不同幅值下,2种岩性的动参数不同;当循环频率在0.01~1.0 Hz范围内变化时,随着频率的增大,滞回环面积和阻尼比都会增大,而动弹性模量基本不变;细砂岩的动参数随深度基本不变,而含砾石英砂岩的动弹性模量随着深度的增加而减小,阻尼比反之.

岩石弹性参数对渗流测试分析的影响

岩石的动、静弹性参数在地质勘探与油气开发等多种工程技术领域均有着重要的应用意义。采用岩石物性参数自动测试系统,进行了实验测试分析,得到了不同岩石的动、静弹性模量和动、静泊松比。分析结果表明:不同岩性的岩石动、静弹性参数关系并非线性关系,其中储层砂岩的动、静弹性模量关系为幂函数曲线,砂岩的动、静泊松比关系为二次函数曲线;使用上述函数,可以由岩石动弹性模量与动泊松比计算出储层岩石静弹性模量及静泊松比,再根据弹性模量与压缩系数的关系,可准确获得储层岩石的压缩系数,从而为油气渗流测试分析提供精确的基础资料。此外,根据砂岩气藏渗流气井实测压力恢复资料,进行了实例井的试井分析,得到了砂岩气藏渗流气井压力历史拟合曲线和双对数拟合曲线。研究表明:当岩石体积模量减小(即岩石压缩系数增大)引起综合压缩系数增大20%时,得到的岩石渗透率减小24.73%,井筒存储系数增大3.7%,表皮系数减小44.92%。因此,岩石弹性参数对渗流测试分析有着较大地影响。

砾类土动弹性模量和阻尼比的影响因素试验研究

含水率、围压、压实度、初始静偏应力和循环荷载作用频率是影响动弹性模量和阻尼比的重要因素,通过动三轴试验分析这些因素对砾类土动弹性模量和阻尼比的影响并得出了相关规律,围压和压实度越大,含水率越接近最佳含水率,动弹性模量越大,阻尼比越小。0~10 kPa范围的初始静偏应力对砾类土的动弹性模量和阻尼比影响较小。循环荷载作用频率在1~2 Hz变化时,砾类土的动弹性模量和阻尼比也变化较小。给出了砾类土的动弹性模量幂函数模型参数,得出不同条件时模型参数的变化规律。

橡胶水泥土动力特性的试验研究

通过动三轴试验,研究了橡胶水泥土复合试样的动强度、动弹性模量和阻尼比等动力参数的变化规律,着重研究了橡胶粉掺量、围压和应变3个主要因素的影响并分析了内在机理。在围压不变的情况下,随着橡胶粉掺量的增大,橡胶水泥土复合试样动强度降低。围压越大,动强度越高,受橡胶粉掺量的影响越小。随着围压的增大,动弹性模量增大而阻尼比减小;随着橡胶粉掺量的增加,动弹性模量减小而阻尼比增大。通过数据拟合,得到了橡胶水泥土动弹性模量和阻尼比的计算公式。橡胶粉可以提高水泥土吸收能量的能力,采用橡胶水泥土作为地基处理材料时,能够起到减震的作用。