双向激振下饱和软黏土应变软化现象试验研究

循环荷载作用下饱和软黏土将发生刚度软化现象。由于受试验条件的限制,以往对软黏土循环软化现象的研究大都基于单向循环荷载试验。通过GDS双向动三轴系统对双向循环荷载作用下饱和软黏土的刚度软化现象进行了初步的探讨。着重分析了循环偏应力、径向循环应力、初始剪应力等因素对双向循环作用下软黏土刚度变化规律的影响。研究结果表明:循环偏应力的增加、径向循环应力的提高都将加快刚度软化。随着径向循环应力比的增加,临界循环应力比减少。双向激振循环荷载作用下软黏土存在门槛径向循环应力比。当径向循环应力比小于该门槛值时,双向振动不能加速土体软化。随着初始固结剪应力的增加,刚度有所提高。在试验的基础上初步建立了双向循环荷载作用下饱和软黏土的软化模型。将该软化模型引入到修正的Iwan模型中来描述土体的应力–应变关系,证实了模型的准确性。

双向激振对饱和软黏土应力应变循环刚度软化的影响

地震荷载作用将引起土体孔隙水压力上升,从而使土体的刚度、强度发生软化现象。循环软化是地震荷载作用下土体发生破坏的主要原因。本文利用双向动三轴试验系统,通过双向激振循环荷载试验对地震荷载的作用进行了模拟。并对双向激振循环荷载作用下饱和软黏土每一次循环内刚度软化现象进行了初步的探讨。分析了循环次数、循环偏应力比、径向循环应力比、初始剪应力等因素对双向激振循环作用下软黏土刚度变化规律的影响。研究结果表明:双向激振下,当循环偏应力比小于临界循环偏应力比时,饱和软黏土存在临界屈服应变,当应变幅值小于该值时,割线剪切模量逐渐增加不发生软化现象;只有在应变幅值大于该值的情况下才发生软化。循环偏应力比的增加、径向循环应力的提高都将加快刚度软化。双向激振下,随着初始剪应力的增加,刚度有所提高。并在试验的基础上建立了双向循环荷载作用下饱和软黏土的刚度软化模型。以该软化模型作为Masing准则的放大系数对双向激振下土体的应力-应变关系进行了描述,得到了与实测较吻合的结果,同时也验证了本文软化模型的准确性。

越江地铁循环荷载下软黏土累积应变特性及微观结构特征

越江通道往往需要穿越江底深厚软黏土层,而这些土层容易发生过大的变形沉降,从而对地铁运营安全造成不利影响。通过室内双向动三轴试验模拟越江地铁循环荷载对软黏土地基的作用,得到软黏土应变发展规律曲线,建立越江地铁循环荷载作用下软黏土的累积应变模型。结合核磁共振扫描试验,分析循环加载前后的土体微观孔隙结构,研究越江地铁荷载作用下有效围压以及径向循环应力比对孔隙分布的影响,并从微观角度研究孔隙结构与宏观动力特性的相关性。基于试验结果,提出了越江地铁荷载作用下软黏土应变累积的显式关系式,且综合考虑了有效围压和径向循环应力比的影响。研究结果表明:在一定情况下,土体产生的累积应变与围压、径向循环应力比呈反比;循环加载破坏土单元之间的连接导致孔径分布发生显著变化;在越江地铁荷载作用下,土体孔隙结构具有振密趋势,土颗粒破碎程度加剧,土体大孔隙减少,小孔隙增多;在越江地铁循环荷载下,平均孔径与轴向累积应变之间具有负相关性。

分级循环荷载下泥岩和砂岩的阻尼特性试验研究

为研究岩石在不同应力水平循环荷载作用下轴向与径向变形的应力应变滞后关系及径向阻尼比与轴向阻尼比的关系,在MTS815岩石力学试验系统上对饱和泥岩与饱和砂岩进行变幅分级循环荷载试验。研究结果表明:同一岩石在循环荷载作用下的径向滞回环与轴向滞回环形状保持一致;对于砂岩,在加载时应变相位超前于应力相位,在卸载时应变相位滞后于应力相位,由此导致滞回环加卸载段都呈下凸状;对于泥岩,在加载时应变相位同步或滞后于应力相位,在卸载时应变相位滞后于应力相位。应力幅值不变时,随着循环次数的增加,阻尼比趋向于稳定,应力幅值越大,阻尼比越大。泥岩的阻尼比大于砂岩的阻尼比,泥岩和砂岩的径向阻尼比都大于轴向阻尼比,且在循环加载的初始阶段,泥岩和砂岩的径向阻尼比增长速率较快。随着径向应变与轴向应变比的增大,径向阻尼比与轴向阻尼比的比值逐渐减小,两者之间的关系为线性关系。

越江地铁荷载作用下软黏土孔压试验研究

杭州湾区域越江地铁往往穿越江底深厚软土层,同时上覆冲淤以及水位的变化会对地铁变形造成不利的影响,从而对地铁安全运营造成隐患。基于双向动三轴试验,首次模拟了越江地铁循环荷载对软黏土地基的作用,得到软黏土孔压发展曲线,并建立越江地铁作用下软黏土的孔压模型。研究结果表明:越江地铁循环荷载作用下,软黏土的孔压发展呈现出"急剧上升→增速减缓→趋于稳定"的变化规律;增大循环加载过程中的有效围压,孔隙水压力会上升;增大径向循环应力比孔隙水压力的稳定值会随之增大;采用二次对数模型能够较好地模拟越江地铁荷载作用下软黏土的孔压发展,且综合考虑了越江地铁荷载径向循环应力比和有效围压的影响,能够为越江地铁工后沉降的控制及预测提供相应的参考。