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冻融循环作用下粉质黏土原位动剪切模量及其衰减特征

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振动与冲击 2019年第4期38卷 64-69页

作者：陈树峰孔令伟李晶晶中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室西安710123 中国科学院大学北京100049

根据深季节冻土区高速铁路周边土体实际工程状态,开展现场地震波扁铲侧胀试验和室内共振柱试验,结合现场土体刚度和室内刚度衰减规律,综合评价了冻融环境下粉质黏土原位刚度性状及衰减特征。结果表明:受冻融循环作用的影响,小应变条件... 详细信息

根据深季节冻土区高速铁路周边土体实际工程状态,开展现场地震波扁铲侧胀试验和室内共振柱试验,结合现场土体刚度和室内刚度衰减规律,综合评价了冻融环境下粉质黏土原位刚度性状及衰减特征。结果表明:受冻融循环作用的影响,小应变条件下粉质黏土最大动剪切模量G_(max)由未经冻融时97.9 MPa降至53.6 MPa,最大衰减出现在冻融循环初期;经历循环后,土体归一化G/G_(max)-γ曲线出现上移,同等应变条件下,冻融循环后土体的G/G_(max)值较高;粉质黏土原位最大动剪切模量G_0显著高于室内最大动剪切模量G_(max)。说明取样、运输及制样等过程存在对土样的扰动作用,仅借助室内试验难于还原土体原位刚度特性;原位剪切模量随着冻融循环次数的增加而减小,冻融作用的影响随着应变的增大逐渐减弱,当应变超过工作应变γ_(DMT)时,可忽略冻融循环对土体动剪切模量的影响,根据工程实际应变范围和冻融作用合理选用土体刚度值是深季节冻土区工程设计的关键。

关键词：粉质黏土地震扁铲试验共振柱 G-γ衰减曲线冻融循环

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强风化花岗岩动力学参数的试验研究

岩土力学 2013年第4期34卷 1031-1036页

作者：宋全杰李海波李俊如曲宏远张伟付河东中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 北京华宇工程有限公司北京100120 福州铁建建筑有限公司福州350013

地震反应分析通常采用等效非线性模型,动剪切模量G和阻尼比λ是该模型的两个重要参数。为研究目前在大型工程建设中遇到越来越多的强风化花岗岩的动力特性,利用固定-自由型共振柱(GDS RCA)对强风化花岗岩的剪切模量和阻尼比进行试验研究... 详细信息

地震反应分析通常采用等效非线性模型,动剪切模量G和阻尼比λ是该模型的两个重要参数。为研究目前在大型工程建设中遇到越来越多的强风化花岗岩的动力特性,利用固定-自由型共振柱(GDS RCA)对强风化花岗岩的剪切模量和阻尼比进行试验研究。GDS RCA为一种国际上广泛应用的共振柱,具有良好的性能,利用其控制试样的固结围压和孔隙水压力,可以测得试样在不同有效应力状况下的动剪切模量和阻尼比。对比研究不同有效应力下共振频率、动剪切模量和阻尼比随剪应变的变化情况,给出其变化曲线。按照Hadin-Drnevich[1]所提出的双曲线模型,拟合动剪切模量比和阻尼比随剪应变的变化曲线。利用摩擦理论,对试样阻尼的产生机制进行探讨。试验结果表明,随着剪应变的增加,试样系统的共振频率随之减小,试样阻尼比随之增大;试样的动剪切模量和阻尼比皆与试样固结时的有效应力有关,而试样阻尼比也受孔隙水压力的影响。

关键词：强风化花岗岩剪切模量阻尼比共振柱

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颗粒特性对材料小应变动力特性的影响

岩土工程学报 2022年第5期44卷 889-897页

作者：黄志鹏魏骁潘坤杨仲轩浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310014

土体的小应变剪切模量和阻尼比是表征土体动力学特性的重要参数。针对文献中关于砂土颗粒形状与粒径大小对小应变动力特性的影响仍存在争议,利用能量注入式虚拟质量共振柱,系统测量了特定形状与粒径的聚碳酸酯颗粒试样的小应变剪切模量... 详细信息

土体的小应变剪切模量和阻尼比是表征土体动力学特性的重要参数。针对文献中关于砂土颗粒形状与粒径大小对小应变动力特性的影响仍存在争议,利用能量注入式虚拟质量共振柱,系统测量了特定形状与粒径的聚碳酸酯颗粒试样的小应变剪切模量和阻尼比。试验结果表明,颗粒粒径大小对试样的小应变动力学特性影响不大,而颗粒形状则有显著影响。球形颗粒试样的小应变剪切模量小于椭球颗粒和双球颗粒的试样,而球形颗粒试样的小应变阻尼比大于椭球、双球颗粒试样。椭球和球形颗粒混合试样的小应变剪切模量和阻尼比则处于两种单一颗粒之间。小应变剪切模量与阻尼比均与颗粒综合规则度存在较好的相关性,表明综合规则度可用于表征颗粒形状对材料小应变动力特性的影响。

关键词：颗粒特性小应变剪切模量阻尼比共振柱综合规则度

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应力历史影响下的膨胀土动力参数响应特征

振动与冲击 2017年第12期36卷 181-188页

作者：李晶晶孔令伟中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049

动剪切模量和阻尼比是土动力非线性性能中最重要的两个参数。为考虑应力历史对膨胀土动力学特性的影响,开展加载、卸载和再加载固结路径下南阳膨胀土共振柱试验,利用双曲线模型和经验关系分别对动剪切模量和阻尼比随剪应变演化规律进行... 详细信息

动剪切模量和阻尼比是土动力非线性性能中最重要的两个参数。为考虑应力历史对膨胀土动力学特性的影响,开展加载、卸载和再加载固结路径下南阳膨胀土共振柱试验,利用双曲线模型和经验关系分别对动剪切模量和阻尼比随剪应变演化规律进行分析,提出膨胀土在剪应变值为5×10^(-6)~10^(-2)范围内的剪切模量比和阻尼比推荐值,同时分析应力历史影响下动剪切模量比和阻尼比的不确定性。研究表明,应力历史对最大动剪切模量与动剪切模量随剪应变演化规律都有很大影响,卸载和再加载条件下的最大动剪切模量较加载条件下的大,最大增幅为66.59%;应力历史对阻尼比的影响规律性不强。动剪切模量比的极小值均出现在加载路径;经历较大外荷载后,卸载程度越大,动剪切模量比不确定性越大;动剪切模量比和阻尼比的变异系数最大值分别达到了46.30%和48.99%,说明在工程设计和施工中应充分考虑应力历史对动剪切模量比和阻尼比的影响,根据相应的应力历史来选取土体动力学参数。

关键词：膨胀土共振柱动剪切模量阻尼比应力历史

膨胀土原位剪切模量–剪应变衰减曲线与特征分析

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岩石力学与工程学报 2017年第4期36卷 1032-1039页

作者：李晶晶孔令伟金磊中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

为了评价原位应力状态膨胀土在小应变作用下的刚度衰减特性,综合原位地震扁铲侧胀和室内共振柱试验,分析应力历史、应力状态和试样扰动对膨胀土剪切模量衰减规律的影响。结果表明,应力状态和应力历史对膨胀土剪切模量影响较大,相同应力... 详细信息

为了评价原位应力状态膨胀土在小应变作用下的刚度衰减特性,综合原位地震扁铲侧胀和室内共振柱试验,分析应力历史、应力状态和试样扰动对膨胀土剪切模量衰减规律的影响。结果表明,应力状态和应力历史对膨胀土剪切模量影响较大,相同应力历史下,剪切模量随围压增加而增大,随着应变的发展,衰减较快;相同应力状态下,经历加载–卸载过程的剪切模量–剪应变(G-γ)衰减曲线位于仅经历加载过程的曲线上方,但经历加载–卸载和加载–卸载–再加载过程后土的G-γ衰减曲线基本重合;另外,相同应力历史条件下,土的原位剪切模量较室内共振柱试验所得剪切模量值大,且衰减更快,说明取样卸荷、运输及制样等扰动因素对土体结构造成了不可逆的损伤,通过室内加卸载过程无法还原其原位力学性状;参考剪应变不同时,推求得到的原位G-γ衰减曲线的中间部分差异较大,参考剪应变越小,剪切模量衰减越快,说明合理选取参考曲线和小应变剪切模量是推求原位G-γ衰减曲线的关键。该研究可为类似场地地震分析和沉降分析提供理论基础和技术支持。

关键词：土力学膨胀土地震扁铲试验共振柱 G-γ衰减曲线

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胶–砂粒径比对橡胶砂小应变动力特性的影响

岩土工程学报 2020年第9期42卷 1669-1678页

作者：刘方成姚玉文补国斌景立平宾佳湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

利用GDS-RCA共振柱系统,开展不同橡胶含量、粒径比和围压条件下橡胶砂(RSM)的动力特性试验,深入探究3种影响因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律和机理。首先,通过试验得到了4种橡胶含量和4种粒径比的橡胶砂在3种围压下的动剪模量和阻... 详细信息

利用GDS-RCA共振柱系统,开展不同橡胶含量、粒径比和围压条件下橡胶砂(RSM)的动力特性试验,深入探究3种影响因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律和机理。首先,通过试验得到了4种橡胶含量和4种粒径比的橡胶砂在3种围压下的动剪模量和阻尼比曲线,然后探讨了粒径比对橡胶砂动剪模量曲线、最大动剪模量、参考剪应变和阻尼比曲线的影响规律,并分析了其与橡胶含量、围压等因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律及机理,最后通过与已有文献的对比,进一步验证了现象和结论。分析结果表明:粒径比对橡胶砂动力特性的影响较为显著,其改变时最大动剪模量的变化甚至达到3~4倍,并且粒径比与橡胶含量对橡胶砂的动力特性存在耦合影响效应,在低橡胶含量下粒径比的影响与高橡胶含量下明显不同,但围压与粒径比对橡胶砂的动力特性的影响无明显耦合效应。当将橡胶颗粒体积视为孔隙的一部分时,常规土最大动剪模量的Hardin经验公式可适用于橡胶砂。

关键词：橡胶砂共振柱粒径比动剪模量阻尼比

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上海临港砂质粉土硬化土小应变模型参数研究

同济大学学报（自然科学版） 2020年第6期48卷 841-846页

作者：陈尚荣李通达梁发云顾晓强同济大学土木工程学院上海200092 上海地矿工程勘察有限公司上海200072

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... 详细信息

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。

关键词：硬化土小应变模型(HSS模型) 小应变刚度三轴试验固结试验共振柱

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干砂弹性参数测定的弯曲-伸展元试验

岩土力学 2015年第S1期36卷 220-224 229,229页

作者：顾晓强杨峻黄茂松高广运同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 香港大学土木工程系

利用安装在共振柱测试系统中的弯曲-伸展元,开展了干砂中P波(压缩波)和S波(剪切波)的室内试验,详细地分析了干砂中P波和S波的信号特征,研究了输入频率、土体密实度和有效围压对输出信号的影响。对比各种信号分析方法,并参考共振柱试验... 详细信息

利用安装在共振柱测试系统中的弯曲-伸展元,开展了干砂中P波(压缩波)和S波(剪切波)的室内试验,详细地分析了干砂中P波和S波的信号特征,研究了输入频率、土体密实度和有效围压对输出信号的影响。对比各种信号分析方法,并参考共振柱试验结果确定了S波的传播时间。根据实测波速和波动理论,确定了土体的弹性参数,包括剪切模量,侧限模量和泊松比。研究结果表明,P波和S波的输出信号频率在一定程度上随输入信号频率、土体密实度和有效围压的增加而增加,且P波信号比S波信号更容易确定波的传播时间;土体的弹性模量随土体密实度和有效围压的增加而增加,但剪切模量增长比侧限模量快;土体的泊松比并非一个常数,随着土体密实度和有效围压的增加而下降。初步探讨了利用剪切模量估算泊松比,以方便实际工程应用。

关键词：砂土剪切模量侧限模量泊松比弯曲-伸展元共振柱

不同含水率下黏土弹性参数的弯曲-伸展元试验研究

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岩土力学 2020年第S01期41卷 387-393页

作者：周跃峰杨哲饶锡保肖国强周黎明长江水利委员会长江科学院湖北武汉430000 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430000

用GDS弯曲-伸展元系统对不同含水率的低液限黏土进行波速试验,根据波动理论测得黏土的剪切模量、侧限模量和泊松比,研究不同含水率、不同试验有效围压、不同信号输入频率对试验结果的影响,并对S波(剪切波)与P波(压缩波)的输出波型信号... 详细信息

用GDS弯曲-伸展元系统对不同含水率的低液限黏土进行波速试验,根据波动理论测得黏土的剪切模量、侧限模量和泊松比,研究不同含水率、不同试验有效围压、不同信号输入频率对试验结果的影响,并对S波(剪切波)与P波(压缩波)的输出波型信号特征进行分析,将不同信号分析方法所测得结果与共振柱结果进行对比。试验结果表明,(1)在低液限黏土中的剪切波速Vs、压缩波速Vp均随输入频率增大而增大,且增幅随频率增加而减小;在黏土材料中S波的近场效应随含水率和激发频率的提高而减弱;(2)剪切模量G0和侧限模量M0均随试验围压的增大而提高,G0随试样含水率的提高而降低;(3)泊松比随含水率的提高而增大,且随着含水率的增大试验围压对泊松比的影响减弱。

关键词：弯曲-伸展元剪切模量泊松比共振柱