动荷载作用下海底粉土的孔压响应及其动强度

本文选用近海分布较广的粉土为研究对象，利用室内动三轴试验结果，找出动荷载作用下粉土的动应力应变关系。分析模拟波浪荷载作用下粉土中的孔压响应，临界循环次数，确定波浪作用下粉土的应力状态，破坏临界循环次数，判断不同深度处的粉土发生液化的可能性及发生液化所需要的时间；研究粉土在动荷载作用下的强度降低，为海上工程设计和施工提供科学依据。     

黄泛区粉土动力特性及动本构模型适用性研究

黄泛区土质以粉土为主,对比黄泛区不同区域粉土动力特性差异,研究其动剪切模量和阻尼比的变化规律,探寻适合黄泛区粉土的动本构模型,可以为建筑基础、机器基础和土石坝的动力分析提供必要的依据.对开封、新乡和中牟三个区域粉土的动三轴实验,测得不同荷载下动剪应力、动剪应变以及应力-应变滞回曲线,并计算出动剪切模量及阻尼比.分析了三个区域粉土动力特性的差异,得出了固结围压、制样含水率对动剪切模量、阻尼比以及骨干曲线的影响规律,并通过Hardin-Drnevich等效线性模型拟合黄泛区粉土实测动本构数据,验证了实验数据的正确性和该模型对黄泛区粉土的适用性.     

粉土动态回弹模量试验研究

利用动三轴试验,研究粉土动态回弹模量的影响因素及其规律,分析动态回弹模量对偏应力、侧应力和体应力的依赖关系,在回弹模量本构预估模型的基础上,采用偏应力和体应力为变量的动态回弹模量本构模型对试验数据进行回归分析.结果表明:动态回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小.所选模型具有较高的决定系数,证明所选模型具有较高的合理性与可靠性,同时获得了不同含水量和压实度下粉土的动态回弹模量预估模型,可为基于动力学的路面结构设计提供参数.     

主应力轴旋转下高偏压固结粉土动力特性

为研究不同固结方式对粉土在波浪荷载引起主应力轴循环旋转下的性状影响,对长江入海口相对密实度为70%的饱和粉土进行试验。采用空心圆柱仪对重塑粉土试样,进行了固结比为1和2条件下,恒定剪应力幅值的主应力轴循环旋转动力加载,并对相关孔压、应变等数据进行数值拟合分析。结果表明,主应力轴旋转下,固结比为1的试样,随动剪应力增大,孔压开展由三阶段两相态点模式转化为二阶段单相态点模式,而主应变差则在0.2%~0.5%这一小应变范围内发生崩塌;固结比为2的试样,孔压开展仅有二阶段单相态点模式,且孔压比至0.45保持稳定,主应变差则能平稳开展至较大幅值,比等向固结试样有更高动强度。最后采用修正Seed模型及双曲线模型分别对等压及偏压固结试样的孔压开展进行了预测。研究结果较好地揭示了不同固结比粉土在主应力轴旋转下的宏观性状差异。     

循环荷载下尾矿粉土的孔隙水压力特性

为了解尾矿粉土在振动作用下的孔隙水压力特性,采用GDS动三轴试验系统对尾矿粉土进行了循环荷载试验,通过施加循环应力使尾矿粉土达到完全液化状态,研究了相对密度及固结围压对尾矿粉土孔隙水压力特性的影响.研究结果表明,尾矿粉土的孔压增长过程可分为4个阶段:孔压快速增长阶段、孔压稳定增长阶段、结构破坏阶段及完全液化阶段;相对密度及围压的增加可以提高其抗液化能力.对比尾矿粉土及砂土试验结果发现:循环荷载作用下尾矿粉土的孔隙水压力特性与砂土不同,其孔压增长规律可用一个双S型模型描述,该模型对粉土和砂土均具有较好的适用性.     

低围压下埕北海域重塑粉土动强度特性

为了探讨低围压下粉土的动强度特性,利用低围压条件下固结不排水振动三轴试验,对埕北海域3种不同黏粒质量分数的重塑粉土进行研究。结果表明:低围压条件下埕北海域重塑粉土的破坏准则采用以往的破坏准则不合适,将应变达到2%～3%作为低围压条件下粉土的破坏准则;低围压条件下粉土动应力曲线具有幂函数曲线特征;粉土动强度受固结比的影响,动强度的最大值出现在固结比约为1.5;低围压条件下埕北海域重塑粉土内摩擦角介于8.6°～15.26°,内聚力介于1.20～4.86 kPa,临界循环应力比为1.45。     

上海地区第⑤2层砂质粉土的液化特性试验研究

针对目前上海地区第⑤2层砂质粉土的液化特性尚缺乏研究的实际问题,结合上海某电厂海底隧道的工程实例,基于动三轴试验,对场地内第⑤2层土体动力特性进行研究.内容包括往返作用力、固结压力、结构性、颗粒组成等因素对于液化特性的影响,确定了场地内饱和粉性土的抗液化强度指标等.通过Seed简化法,判别该土层地震液化可能性,给工程场地抗震设计及液化防治提供了科学依据,同时对类似工程的可液化场地处理可以有良好的借鉴.     

南京地区粉土的不排水三轴压缩试验

通过全自动三轴仪进行了南京地区粉土的三轴不排水的试验,研究了围压和干密度对应力-应变曲线、孔隙水压力曲线和有效主应力比曲线的影响.试验表明:高围压状态下粉土试样呈现出弱应变软化型,而低围压状态下呈现出应变稳定型;低围压下试样在加载初期产生正孔隙水压力,随后产生负孔隙水压力,其后基本保持稳定;干密度越大,主应力差峰值越大,表现出较大的剪胀性,孔隙水压力易出现负孔隙水压力;干密度值较高时,土样处于密实状态,表现出剪胀特性,有效主应力比-应变曲线近于应变软化型;围压较低、干密度较大时,试样易表现出软化特征,试样出现剪切带破坏,强度明显下降.     

基于热力学模型的粉砂土改良膨胀土孔隙结构分形模型

为了减少膨胀土对土木工程的危害,降低工程的经济损失。对粉砂土改良膨胀土进行试验研究,通过对粉砂土掺量为0、10%、20%、30%、40%的膨胀土进行压汞试验,测得进汞压力同累计进汞量关系、孔径同累计孔隙体积关系、孔径与进汞增量关系;并选取热力学模型表征改良膨胀土孔隙结构特征,获取改良膨胀土孔隙分形维数。结果表明：掺加粉砂土会使得土体孔隙有所增加,孔隙类型发生了变化,随着粉砂土掺量的增加,孔径在1～1×10⁴ nm降低,在1×10⁴～1×10⁶ nm升高;基于热力学模型分析改良膨胀土孔隙分形特征时,分形维数2.410 83～2.580 32变化,线性相关系数在0.984 95～0.997 7,表明热力学模型能较好地表征粉砂土改良膨胀土孔隙的结构特征。     

复合改良粉砂土性能实验研究

为了探究水泥、粉煤灰、石灰三掺料改良粉砂土路基填料的工程特性,采用静力性能实验、毛细水上升实验、动三轴实验相结合的方法,揭示粉砂土掺入改良剂前后静态指标与毛细水上升高度的变化.分析了水泥掺量6%、粉煤灰掺量2%和石灰掺量7%改良粉砂土作为路堤填料,在各工况下累积动应变曲线特征.研究结果表明：粉砂土改良后,内摩擦角增加了约25%、黏聚力提升约50倍、28 d无侧限抗压强度提高约8.6倍;改良土毛细水上升高度比天然土降低约89%;含水率对土体累积动应变发展影响较大,含水率过高时黏聚力损失应变增加更为明显;围压和压实度增加使改良土体强度增加,土体累积动应变发展速率变小;振动频率增大改良土体的累积动应变发展速率降低;拟合了理想填筑状态不同路基深度土体累积动应变曲线关系式.     

黄河冲积粉土的吸力和强度特性关系

采用GDS非饱和三轴仪对黄河冲积粉土击实土样进行同时控制净室压力和吸力的三轴剪切试验,研究了吸力和土样强度之间的关系.试验结果表明,非饱和与饱和土样均呈现出应变硬化的双曲线形应力-应变关系;非饱和状态下土样的内摩擦角近似等于饱水状态下的有效内摩擦角,同时总黏聚力随吸力增加而线性增大;随着吸力的增大,土样的强度提高,说明吸力对土体具有强化作用;土样临界状态线的斜率是一个与吸力无关的常数,临界状态线在q轴上的截距μ反映了吸力对强度的贡献,对该击实粉土,μ和s呈线性关系.     

土的周期加载实验的研究

作者对室内土的周期加载室验进行了较全面的综述,包括实验设备,方法,结果及分析模式,并对以后的研究提出建议,随着海口上石油的开发及海岸构筑物的建设,迫切需要对海底土动力学特性进行研究,掌握目前世界在这一领域的研究现状有助于在高超点上开展创新工作和解关键问题。     

冲击荷载作用下饱和粉土孔压发展规律及液化特性研究

对四川三溪村滑坡地区的覆盖层粉土进行试验研究,在循环周期荷载作用下通过改变振动频率等主观因素,分析其饱和重塑粉土液化特性.通过改变外界条件,包括围压、动应力以及振动频率等多个因素,研究饱和粉土的孔压变化,进而分析在不同冲击荷载作用下,粉土的液化程度.试验结果表明,在振动频率为5 Hz时,粉土极易发生液化,当频率在其他范围时则明显看出其液化程度降低;在同一围压下,粉土孔压随动荷载的增大呈现出逐渐降低的趋势,其液化程度逐渐降低.     

非饱和粉土的力学和水力特性试验

By using a triaxial testing apparatus for unsaturated soils, the stress-strain relation and water drainage or absorption during shear were obtained from a series of triaxial tests on unsaturated compacted silt under suction control. By changing the specimen density, triaxial shear tests on unsaturated compacted specimens with different initial void ratios were performed to determine the critical void ratio for indentifying positive or negative dilatancy. By changing the applied suction, triaxial shear tests on compacted specimens at different suctions were performed to determine the critical suction for indentifying water drainage or absorption during shear. Finally, by changing the confining pressure, the stress-strain relation and water drainage or absorption were obtained from the results of triaxial shear tests at different net confining pressures, with the change in water content being almost the same during shear     

生物酶改良膨胀土的动骨干曲线模型

基于Hardin-Drnevich双曲线本构模型,研究生物酶改良膨胀土的动应力-应变关系.首先通过一系列不同生物酶掺量下的动三轴不固结不排水剪切试验,得到生物酶改良膨胀土的动骨干曲线;然后,根据三轴试验结果,分别拟合最大动弹性模量Edmax、最大动应力σdmax、动骨干曲线切线变形模量Edt与生物酶掺量z、围压σ3的回...     

考虑超孔压影响的海底能源土斜坡稳定性数值模拟和评价

水合物分解极易引起海底能源土出现超孔压现象,进而导致能源土变形,引发海底滑坡等地质灾害。本文基于热力学基本理论,并考虑水合物最终分解状态下的相态演变,以及水合物分解过程中海水对甲烷气体的溶解,修正了孔隙气体非逃逸的Grozic超孔压模型,并将修正模型应用到海底能源土斜坡稳定性分析中。研究结果表明：考虑甲烷气体在海水中的溶解,采用修正模型计算的超孔压值相比于原模型减小约26%;水合物分解过程中,相比土体强度参数软化这一不利因素,超孔压积聚对斜坡稳定性影响更为明显,因此在海底能源土斜坡稳定性分析中,必须考虑超孔压积聚这一不利因素。     

上海临港砂质粉土硬化土小应变模型参数研究

硬化土小应变模型(HSS模型)考虑了土体在小应变区域内刚度随应变的非线性变化,是土工数值分析中应用较为广泛的软土本构模型之一。上海地区软土的特性研究已取得了较为丰富的成果,但关于浅层砂质粉土的研究还不够全面。通过三轴固结排水剪切试验,三轴固结加卸载试验,固结试验以及共振柱试验,获得上海临港地区浅层砂质粉土的硬化土小应变本构模型的试验参数,包括土体的初始剪切模量、土体强度参数和加卸载模量等。将试验结果与已有文献的相关数据进行对比分析,试验结果可为上海地区浅层砂质粉土的深基坑工程数值分析提供参考数据,具有工程参考价值。     

复杂应力路径下粉土的动力特性研究

为了解复杂应力路径下粉土的动力特性,以江苏苏北某地区粉土为研究对象,通过空心圆柱扭剪仪研究复杂应力路径下粉土的动力特性,得到粉土动模量和阻尼比随含水率、干密度、围压等的变化规律。结果表明:在相同动剪应变的情况下,含水率越高,动剪切模量越小;干密度和围压越高,动剪切模量越大。通过对动剪切模量的处理得到残余动剪切模量约为0.2G_(max)。采用Hardin-Drnevich模型对轴向和剪切向骨干曲线进行拟合,得到了复杂应力路径下粉土的动力学参数,最大弹性模量、最大剪切模量和含水率、干密度、围压的线性关系,以及粉土动泊松比的变化范围。研究结果可为粉土地区的工程设计提供参考依据。