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侧限条件下红砂岩土在循环冲击作用下的动态响应特性

侧限条件下红砂岩土在循环冲击作用下的动态响应特性

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作者：王彤江西理工大学

学位级别：硕士

由于红砂岩土在我国分布较为广泛,赣南地区山地表层存在着大量的红砂岩风化土,红砂岩填土地基作为现代岩土工程中一种比较广泛使用的地基形式,在施工的过程中对其冲击加固及后期使用中偶然荷载的扰动都将对土的动态力学特性产生很大的影... 详细信息

由于红砂岩土在我国分布较为广泛,赣南地区山地表层存在着大量的红砂岩风化土,红砂岩填土地基作为现代岩土工程中一种比较广泛使用的地基形式,在施工的过程中对其冲击加固及后期使用中偶然荷载的扰动都将对土的动态力学特性产生很大的影响,但目前对于土体在这种冲击荷载作用下所产生的作用效应以及地基土的能量消耗等问题研究不足。就此本文采用试验与数值模拟相结合的方法,研究具有侧限的红砂岩土在循环冲击作用下的动态响应特性,得到如下主要结论:(1)随着循环冲击次数的增加,比能量吸收值呈S递增型变化,土体所获得的吸收能用来挤压土中的气体和液体以及土体颗粒间的孔隙,使其土颗粒重新排列,内部结构重新分布,增强了红砂岩土体抵抗外界冲击力;干密度对红砂岩土比能量吸收值影响较大;当轴压不变时,冲击荷载与比能量吸收值呈正相关;当冲击荷载不变时,轴压与比能量吸收值呈负相关。(2)随着冲击次数的增加,红砂岩土体所获得的累计吸收能不断增加,且随着干密度的增加累计吸收能的增长速度越快,即曲线越陡;并对累计吸收能的相关系数进行数据拟合,从而可以计算出该干密度下红砂岩土在某循环冲击次数下所对应的累计吸收能;利用相同的分析方法,可计算出红砂岩土在不同轴压和冲击荷载下的累计吸收能,通过累计吸收能的大小可以大致得知土体在循环冲击荷载作用下的加固程度,为工程实际提供相关数据。(3)动态压缩强度和平均应变率呈负相关,且随着平均应变率的增大,无论是轴压还是冲击荷载的增大,动态压缩强度均在减小且逐渐“靠拢”;循环冲击过程中,随着冲击次数的增加,峰值应力在逐渐增大,呈S递增型曲线,而平均应变率在逐渐减小,呈S递减型曲线。(4)借助大型通用有限元程序输出的应力与位移的大小,根据应力、红砂岩土试样体积变化量与能量之间的关系,通过人工编程积分,得到红砂岩土在冲击荷载作用下,吸收的能量大小,与试验结果比较接近。对于以后研究此类问题时,可以借助有限元程序模拟红砂岩土在高应变率下的动态力学特性及能量的吸收与传递规律。本文利用动静组合加载装置,得到红砂岩土在循环冲击荷载作用下的力学特性参数,丰富了红砂岩土在动荷载作用下能量传播理论,综合对比分析红砂岩土能量耗散规律,为后续红砂岩土在循环冲击荷载作用下的加固研究做铺垫。

关键词：红砂岩土动静组合试验力学特性能量消耗数值模拟

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