重塑弱膨胀土动力特性试验研究

作     者：赵汉文 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庄心善

授予年度：2020年

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

主      题：弱膨胀土 固结应力比 阻尼比 滞回曲线 动强度 

摘      要：膨胀土是一种粘粒成分主要由强亲水矿物组成的高塑限黏土,一般强度较高、压缩性低,广泛分布于我国20多个省市。在实际工程中,弱膨胀土经防水、保湿等处理后可作为路基填料直接进行填筑,省时节约,而目前对其动力响应特性研究较少;随着我国城市化进程加快,高速公路、铁路等基础设施势必跨越更多膨胀土地区,而路基填土多为经开挖、搬运、压实后的重塑土,所以研究循环荷载下重塑弱膨胀土的动力响应特性具有重要意义。本文以重塑弱膨胀土为研究对象,利用GDS动静态真三轴仪采用分级、单级加载方式对土体进行循环动荷载试验,研究了不同围压、频率、固结应力比对土体动力特性的影响规律,为实际相关工程提供设计参数,主要工作及结论如下:(1)弱膨胀土的骨干曲线可由双曲线描述;在相同条件下,弱膨胀土动弹性模量随围压、固结应力比的增大而增大,随动应变的增大先急剧减小后趋于平缓,动弹性模量的倒数与动应变呈良好的线性关系,最大动弹性模量随围压的增大呈线性增大,给出了考虑围压影响的最大动弹性模量回归方程;阻尼比随围压、固结应力比的增大而减小,采用Darendeli模型及依据阻尼比与应变的经验关系,得到了动模量比衰减模型及阻尼比模型;不同围压、固结应力比下阻尼比与动模量比的关系归一化后可由修正Hardin-Drnevich公式描述。(2)依据试样在不同围压、固结比、动应力幅值下的累积变形,建立了弱膨胀土累积变形预测模型;依据应变速率将弱膨胀土累积应变曲线划分为稳定型、破坏型和临界型,并给出判别标准;分析了不同围压、固结应力比下弱膨胀土动强度变化规律,在固结比超过1.5时土体强度明显下降,动黏聚力c随破坏振次lg N增大呈线性减小,动内摩擦角φ随破坏振次增大略微减小;试验结果可为相关工程提供基础数据与参考。(3)采用滞回曲线形态特征:包围的面积S、长轴斜率k、相邻滞回曲线中心间距d及不闭合程度ε对土体滞回曲线进行定量描述;试验结果表明:弱膨胀土滞回曲线的S、d、ε随动应力幅值增大呈非线性增大,随围压、频率、固结应力比的增大而减小,k随动应力幅值的增大呈对数关系衰减,随围压、频率、固结应力比的增加而增大;单级循环荷载下弱膨胀土滞回曲线ε、d、S均随振次增加呈非线性衰减,出现循环蠕变现象,分级加载历史对弱膨胀土滞回曲线的影响较小。