南京新近沉积土动剪切模量比与阻尼比的试验研究

通过对南京淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉砂和细砂等6类新近沉积土120个原状土样、历时4 a的试验研究,给出了南京6类新近沉积土的动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D随剪应变幅值γ变化的平均曲线的拟合曲线及其参数的推荐值。为便于一般工程借鉴,给出了该6类新近沉积土的G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的典型值。该成果有利于加深对南京新近沉积土动力特性的认识,并对该地区一般工程建设场地的地震安全性评价工作具有借鉴和参考价值。

三轴压缩下南京下蜀土的宏、微观性状试验

为探讨南京下蜀土在三轴压缩下的宏观力学性质及微观演化机理,分别通过三轴试验仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了下蜀土的宏观变形、强度特性及微结构变化规律。结果表明:下蜀土的结构强度与围压的比值基本上为常数,土体的结构强度与内部颗粒的排列、胶结性能,以及外部应力状态有关。三轴压缩下,随着应变增大,下蜀土中较大颗粒集聚体受剪破坏,而较小颗粒通过聚集增大,使得土体颗粒面积比例增大,但颗粒集团化程度降低,平面分布分散,颗粒排列逐渐朝无序发展,并在无序程度最高部位形成了剪切破坏带。

南京细砂动剪切模量和阻尼比的试验研究

动剪切模量和阻尼比是重大工程开展场地地震反应分析必不可少的参数。完成了南京细砂的自振柱和动三轴试验,研究了固结围压、孔隙比、含水量和荷载频率对动剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明：固结围压和孔隙比对最大动剪切模量的影响显著,建立了最大剪切模量与固结围压、孔隙比之间的经验关系,最大剪切模量随细砂中含水量的增加而减小并趋于稳定;固结围压对动剪切模量比具有一定影响,其他3个因素对动剪切模量比和阻尼比的影响不明显;排水条件下泊松比随剪应变幅值的增大而增大,剪应变幅值在1.0×10-4~1.0×10-3范围时,泊松比增大的趋势更加明显;采用自振柱和动三轴试验测试得到的动剪切模量比和阻尼比基本一致。

南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区河漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等6类新近沉积土的自振柱试验,详细地探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比l 的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G/Gmax-g 和l-g 曲线变化范围的对比,结果表明,不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析,给出了南京及其邻近地区6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值,对实际工程具有一定的借鉴作用。

南京粉质粘土与粉砂互层土及粉细砂的抗液化性能试验研究

南京粉质粘土与粉砂互层土为粉质粘土与粉细砂交互沉积,呈现“千层饼”状外貌;南京粉细砂是一种以片状颗粒成分为主的粉细砂,与通常的圆形颗粒石英砂有一定区别,片状颗粒成分使得南京粉细砂具有各向异性的性质。通过南京粉质粘土与粉砂互层土及粉细砂对比液化试验,对其试验成果进行分析,从中发现:无论是偏压固结还是均压团结,当固结压力α_2=100 kPa时,南京粉质粘土与粉砂互层土的液化剪应力比比南京粉细砂的大得多;而当固结压力α_2=200kPa时,两种土的液化剪应力比相当接近。因而,对于重大工程应该慎重考虑它们的液化可能性。

南京地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的初步研究

本文通过对南京地区两个工程场地漫滩相成因的砂土和淤泥质粉质粘土与粉砂互层土的自振柱试验结果进行分析 ,探讨了围压对剪切模量G及阻尼比λ的影响 ;通过与Seed和Idriss建议的砂土G/Gmax-γ和λ -γ曲线变化范围的对比 ,认为不能简单地把淤泥质粉质粘土与粉砂互层土当作砂土或粉质粘土对待。

南京下蜀土水敏性特征的试验研究

对不同含水状态下南京下蜀土的物理性质、水理性质以及力学性质开展试验研究,探讨了下蜀土的主要水敏性特征。研究表明:在干、湿不同状态下,南京下蜀土物理性质、水理性质及抗剪强度差异明显,含水率较高的下蜀土表现出一定的塑性,脱湿条件下逐渐表现出脆性破坏特征。临界含水率及拐点含水率是研究南京下蜀土水敏性特征的重要参数。研究成果进一步丰富了对下蜀土水敏性的认识,对于评价不同含水状态下下蜀土的工程地质性质,尤其对下蜀土边坡稳定性的分析评价具有重要意义。

粘粒含量对南京粉细砂液化影响的试验研究

南京粉细砂是一种以片状颗粒成分为主的粉细砂,与通常的圆形颗粒石英砂有一定区别,片状颗粒成分使得南京粉细砂具有各向异性的性质。通过对不同粘粒含量的南京粉细砂进行液化试验,分析其试验结果发现:对于粘粒含量ρ_c=5％、10％和15％三种情况,在均压固结情况下,当南京粉细砂达到初始液化时,采用变形标准和孔压标准是一致的;而偏压固结时,只能采用变形标准作为南京粉细砂达到初始液化的标准,此时振动孔压仅达到围压的50％～70％。粘粒含量对南京粉细砂的抗液化强度影响很大,随粘粒含量增加,在不同固结比时,其抗液化强度并不是单调变化,而是在粘粒含量ρ_c=10％左右处于一个低谷,其抗液化强度最低。

南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂的振动孔压发展规律研究

南京粉质黏土与粉砂互层土为粉质黏土与粉细砂交互沉积,呈现"千层饼"状外貌;南京粉细砂是一种以片状颗粒成分为主的粉细砂,与通常的圆形颗粒石英砂有一定区别,片状颗粒成分使得南京粉细砂具有各向异性的性质。利用南京工业大学岩土工程研究所自行研制的DSZ-1型动三轴仪对南京粉质黏土与粉砂互层土及粉细砂进行对比试验,对其试验成果进行分析,从中发现:在均压固结条件下,由于粉质黏土与粉砂互层土独特的结构性,其振动孔压发展模式与粉细砂的不同,可以用双曲线进行拟合,而粉细砂的振动孔压发展模式与Seed提出的砂土的振动孔压发展模式相同,可以用反正弦三角函数拟合;在偏压固结条件下,两者的振动孔压发展模式相同,均可以用双曲线进行拟合。此外,无论是均压固结还是偏压固结条件,对于粉质黏土与粉砂互层土,当以轴向双幅应变5%作为液化标准时,其发生液化的振动孔压均达不到围压值。

饱和南京细砂动剪切模量特性的大型振动台试验研究

为了研究饱和砂土动剪切模量在振动孔隙水压力(简称孔压)升高和消散阶段的变化规律,开展了饱和南京细砂的大型振动台试验研究。基于试验数据,分析了加速度二次积分时合理选择带通滤波的低频和高频阀值的重要性,提出了由土层加速度时程确定土体动剪切模量的方法。分析孔压升高和消散阶段土体的动剪切模量比与循环周数、孔压比、剪应变幅值的关系,结果表明:与孔压升高阶段相比,孔压消散阶段的动剪切模量比明显要低,将孔压升高与消散阶段的土体动剪切模量视为相同是不合适的;大型振动台试验给出的饱和南京细砂动剪切模量比随剪应变幅值增大而衰减的速度大于室内循环三轴试验给出的结果。

南京河西地区软土场地地震动参数研究

根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律 ,对所选取的某个典型工程软土场地 ,进行了地震危险性分析 ,给出了基岩地震动参数 ;对场地的地震动效应进行了研究 ,给出了 5 0a及10 0a超越概率水平为 6 3%、10 %和 3%的场地地震动参数。

循环荷载下饱和南京细砂的孔压增量模型

等幅循环荷载的不排水三轴试验的结果表明,饱和南京细砂孔压比曲线的形状随循环周数比增大而发生规律性的变化。引入孔压增量比的概念,并定义有效动剪应力比和有效应力对数衰减率,发现孔压增量比的发展过程可分为下降段、平稳段和上升段;在平稳段和上升段,孔压增量比的累积量与有效动剪应力比的自然对数具有很好的线性关系,并推导出第N周的孔压增量比与第N-1周的有效应力比对数衰减率成正比,而与动应力幅值无关。据此建立的饱和南京细砂孔压增量模型,能够较好地描述等幅循环荷载作用引起的孔压比随循环周数的增大而增长的发展趋势。

论中国区域性土的分布和岩土性质的形成

广阔的中国大地上分布着各种具有地区特点的“区域性土”:北部的黄土、南部的红土、中部的老粘土以及东南近海的海洋软土(包括沿海的软土)。它们和一般粘性土的工程特性不同,故而人们有时称之为“特殊土”。笔者曾分别对它们的工程特性和基本性质进行过研究。本文对这些“区域性土”的物理力学、物理化学和微观分析的测试成果作了系统归纳,并对这些“区域性土”的分布规律和工程特性的形成进行了综合研究。研究表明我国“区域性土”地理分布和独特的工程特性的形成,完全取决于我国的气候条件和地理地质环境。

列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究

列车振动荷载作用下松散砂土振密造成的早期路基沉降将对列车的正常运行产生很大的影响。本文以南京地区新近沉积片状细砂为研究对象,采用英国GDS空心圆柱扭剪仪模拟列车振动荷载的实际应力路径,并考虑排水条件、试样围压和加载幅值等因素,初步研究了2000列次(14000振次)列车振动荷载作用下南京新近沉积片状细砂的振动排水特性和竖向累积变形特性。实验结果表明,试样围压对南京片状细砂的竖向累积变形的影响较为明显,同时,当试验围压较小时,加载幅值对试样的竖向累积变形的影响更大。其次,排水条件主要对列车运营前期的路基累积变形产生明显的影响,对后期的累积变形的影响基本可以忽略。最后,根据试验结果,本文也初步给出了排水条件和不排水条件下南京片状细砂的竖向累积应变增长曲线的新预测公式及其参数取值。研究结论对列车振动荷载作用下新近沉积砂性土的动力学特性及其累积变形的计算方法等问题的研究具有很好的参考价值。

南京江漫滩区间隧道盾构施工地表沉降变形特性研究

Peck法是预测隧道施工引起的地表沉降经验法中应用最多、最为成熟的方法,但peck法是基于有限区域实测资料提出的经验公式,对于某一地区的适应性,要根据当地的施工经验总结进行验证。经对南京多个江漫滩地铁区间隧道盾构施工引起的地表沉降实测资料进行统计分析,验证了Peck经验公式在南京江漫滩地区的适应性,对peck经验公式的两个控制参数沉降槽宽度系数i和土体损失率η提出该地区经验建议值,并对该地区地表沉降影响区域进行了分区。通过对江漫滩特殊地质条件盾构施工经验总结,可以实现对周边环境变形进行预测,从而可以提前对周边环境提出相应的监控和保护措施,控制地表沉降。

饱和南京砂液化后循环加载的动力表观黏度分析

饱和砂土在地震作用下会发生液化变形,从而引起建立在其上的建(构)筑物发生破坏。为了对饱和砂土液化后大变形的流体特性进行研究,采用英国GDS公司的空心圆柱扭剪仪进行了饱和砂土液化后循环加载的流动性特性试验研究,在试验中循环加载直至双幅剪应变达到100%。通过对试验结果的分析,主要研究了初始静剪应力及有效围压对饱和南京砂液化后发生大变形时的流体特性的影响规律。研究结果表明:根据超孔压比确定的"零有效应力"状态末端试样其实已经进入剪胀阶段,即超孔压的反应与液化时"零有效应力"状态相比具有明显的滞后效应;初始静剪应力主要对饱和南京砂初始液化后的"零有效应力"阶段的表观黏度与剪应变率关系曲线的影响较大,反而对反向卸载段的关系曲线影响较小。同时,试验结果表明砂土液化后循环加载条件下砂土的流动性明显比单调加载条件下的流动性大的多。

饱和南京细砂液化后大变形特性试验研究

利用空心圆柱扭剪仪对饱和南京细砂进行液化后静力再加载试验,研究其液化后应力–应变关系及孔隙水压力(孔压)消散特性,发现饱和南京细砂液化后的应力–应变关系呈S型曲线形状、归一化消散孔压与偏应力呈线性关系,据此提出饱和南京细砂液化后的本构模型和孔压消散模型,并进行该模型的验证性试验,结果表明2个模型的预测值与试验值较为吻合;探讨初始有效围压、相对密度对饱和南京细砂液化后特性的影响,分析结果表明:初始有效围压对饱和南京细砂液化后的本构模型及孔压消散模型均有较大影响;相对密度仅对液化后的本构模型有较大的影响,而对孔压消散模型基本没有影响。

南京饱和细砂液化后大变形条件下动剪切模量衰减特征研究

针对南京饱和细砂液化后特大变形条件下(双幅剪应变接近100%)应力-应变关系特征,分析了有效围压和初始静剪应力比等因素对南京饱和细砂初始液化后特大变形条件下应力-应变关系曲线的影响规律,即在液化后多次循环加载条件下零有效应力阶段、剪胀阶段和反向卸载阶段的剪切模量随单向流动累积变形的衰减特征。结果表明:有效围压、初始静剪应力和循环加载幅值对南京饱和细砂初始液化后特大变形条件下应力-应变关系曲线在零有效应力阶段和剪胀阶段的剪切模量大小及其衰减特征的影响不明显,而对反向卸载阶段的剪切模量大小和衰减特征的影响相对较大。随着有效围压和加载幅值分别增大,南京饱和细砂初始液化后特大变形条件下应力-应变关系曲线反向卸载阶段剪切模量都有明显增大的趋势,同时其剪切模量随后续循环加载次数的衰减速度也变快。但随着初始剪应力的增大,该阶段剪切模量随后续循环加载次数的衰减速度有减慢的趋势。同时,基于试验结果,给出了南京饱和细砂初始液化后特大变形条件下应力-应变关系曲线在不同阶段的剪切模量与单向流动累积变形有关的衰减函数及其拟合参数确定方法。

变幅波浪荷载下饱和南京细砂残余孔隙水压力特性

利用空心圆柱扭剪仪,针对相对密度Dr=50%的饱和南京细砂,进行三向非均等固结状态下的竖向–扭转耦合加载试验,并通过分级加载较为真实地模拟变幅波浪荷载的作用。分别考察初始主应力方向角、初始偏应力比、初始中主应力参数对残余孔隙水压力与累积损失能量关系的影响,结果表明:在相同累积损失能量下,残余孔隙水压力随着初始主应力方向角及初始偏应力比的增大而减小;随着初始中主应力参数的增大而增大。并初步建立残余孔隙水压力与归一化累积损失能量之间的经验公式。

饱和南京细砂初始液化后特大流动变形特性试验研究

针对地震中倾斜场地砂土液化流动大变形特征与机理,以具有明显片状颗粒结构特征的南京细砂为研究对象,采用了英国GDS公司的动态空心圆柱扭剪仪,开展了饱和南京细砂液化后特大流动变形特性的循环扭剪试验研究,主要分析了橡皮膜效应、有效围压、循环加载幅值和初始静剪应力等因素对南京细砂液化流动大变形特性的影响规律及其机理。试验结果表明:在其它条件不变时,随着有效围压增加,饱和南京细砂抗液化强度和抗单向液化流动累积变形强度都有所增加。当保持围压不变时,饱和南京细砂抗单向液化流动累积变形的强度有增加的趋势。随着初始静剪应力比的变大,南京细砂的抗液化和抗单向累积变形强度特征可以分为三个不同阶段。在无初始静剪应力条件下饱和南京细砂液化后仍以循环液化流动变形为主和单向流动累积变形为辅。但是,随着初始静剪应力比的增大,饱和南京细砂抗液化强度和抗单向液化流动累积变形强度明显降低,即主要发生单向液化流动累积变形破坏。当初始静剪应力比接近或超过循环动剪应力比时,饱和南京细砂的抗液化和抗单向流动累积变形的强度又明显增大,但仍以液化单向流动累积破坏为主。当初始静剪应力比继续增大到一定程度时,饱和南京细砂已经很难液化,其抵抗单向累积变形的强度也明显降低,主要原因应为此时试样发生的是塑性累积大变形破坏。同时,试验结果表明饱和南京细砂的液化后流动大变形特性也明显区别于含圆形颗粒为主的日本丰浦砂。