循环荷载作用下粉土的破坏标准和动力特性的试验研究

作     者：赵慧 

作者单位：河海大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余湘娟

授予年度：2006年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：云南粉土 传统分析法 能量分析法 破坏标准 动强度 破坏应力条件 应变 孔压 

摘      要：云南地处印度板块与欧亚板块碰撞带东侧,是我国主要地震带之一。全省国土面积全部处于6度以上的地震烈度设防区,其中,7-9度烈度设防区的面积为84%。另外,云南粉土具有其地区性,其成因、物理力学性质都与其他地区的粉土有较大差别。因此,本文将通过云南粉土振动三轴试验,分别基于传统分析方法和能量分析方法对云南粉土的破坏标准及动力特性进行了一些探讨。 振动三轴试验结果表明:云南粉土只有在均压固结条件才能达到液化标准,极限平衡破坏在应变达5.0%之前或之后达到跟固结条件有关。固结比为1.0、1.5时,极限平衡破坏在应变达5.0%之前达到,而固结比为2.0时,则反之。 基于传统分析方法的云南粉土不同破坏标准动强度及破坏应力条件的研究表明:1)当破坏标准选定时,初始应力状态是影响土体强度的一个重要因素。2)相同固结比时,破坏标准对动强度的影响随着破坏振次的增加而减小。3)云南粉土最大往返剪切作用面上应变破坏标准和极限平衡破坏标准的破坏应力条件均可由同一个二次多项式表示。 基于传统分析方法对云南粉土动应变和动孔压进行探讨,结果表明了不同破坏标准的界限孔压与初始静应力状态及动荷载作用强度有关,其与平均应力、偏应力比及往返轴向应力之间存在较好的回归关系。并建立了考虑偏压固结的云南粉土动应变和动孔压的发展模式,并将模式的参数与平均应力、偏应力比及动应力进行拟合,以考虑初始静应力及动荷载对动应变和动孔压增长规律的影响。 对云南粉土液化过程的研究表明:1)云南粉土的应力—应变滞回圈形状逐渐向类似于平行四边形的形状发展并趋于稳定,到了后期只是轴向应变幅值有所增加。2)云南粉土是在轴向拉力作用阶段发生剪胀而进入剪胀阶段,与砂土的情况有所不同。推断是由于两种土的颗粒组成不同引起的。 由振动三轴试验过程中计算机自动采集的应力应变数据,绘制滞回圈,求其面积而得到各振次的耗损能量。以此为基础,对云南粉土的界限累积耗损能量、动应变和动孔压与累积耗损能量的关系进行探讨,结果表明:1)界限累积耗损能量与破坏振次间存在显著的回归关系。2)当破坏标准选定时,界限累积耗损能量与平均应力、偏应力比及动应力间较好的回归关系。3)均压或偏压固结条件下,云南粉土动应变和动孔压的发展均与累积耗损能量的增长密切相关,由此分别建立应变和孔压增长的能量模式,并考虑了初始静应力及动应力的影响。