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含砾量对粗粒土最大剪切模量影响研究

含砾量对粗粒土最大剪切模量影响研究

作者：郑博文大连理工大学

学位级别：硕士

土体动力特性在建筑地基、土石坝、铁路路基等工程设计中都是至关重要的问题。在代表土体动力特性的诸多参数中,最大剪切模量在预测土体变形、液化等方面都有重要作用。多年来,学者对最大剪切模量的研究多关注于细粒土,对于粒径较大的... 详细信息

土体动力特性在建筑地基、土石坝、铁路路基等工程设计中都是至关重要的问题。在代表土体动力特性的诸多参数中,最大剪切模量在预测土体变形、液化等方面都有重要作用。多年来,学者对最大剪切模量的研究多关注于细粒土,对于粒径较大的粗粒土由于试验仪器限制等原因研究较少。本文在国家自然科学基金（52079023）:筑坝堆石料应力历史的记忆强化和退化机理及对高面板坝抗震安全的影响与中国科协青年人才托举工程（2019QNRC001）的支持下,利用大连理工大学工程抗震研究所的三轴加载系统与波速测量系统,对取自两个不同土石坝工程现场的粗粒土材料进行了最大剪切模量的相关研究。具体研究内容如下:（1）本文中试验所用材料共有两种,分别为砂砾料KLBL与爆破料RM,两种材料分别取自不同地区的工程现场,比较具有代表性。首先对两种材料进行筛分,并对土料的比重、岩性、颗粒形状等进行分析统计,同时按照规范确定了粗、细粒部分分界粒径,确定了试验所用级配及工况,为后续试验做好准备。（2）在测定土体最大剪切模量过程中,剪切波速测试结果的准确性至关重要。首先明确了目前应用最广泛的三种剪切波传播时间判定方法（初达波法、峰值法与互相关法）的判定原理,随后运用三种方法得到了标准砂试验的波速,结果表明:峰值法在每级围压下波形清晰、测试结果稳定,相比于初达波法,峰值点容易识别,可减小主观识别带来的误差,并且通过与其他学者结果对比证明了峰值法的准确性。（3）对两种试验材料分别开展了8种不同含砾量、7级不同有效围压下的试验研究,结果表明:在小于含砾量阈值80%时,最大剪切模量变化很小,达到阈值后,剪切模量随含砾量增加而快速增加。对Hardin公式中的常量A与n研究分析发现,当含砾量大于阈值时,A与含砾量间存在较好的指数关系,n与含砾量间存在较好的线性关系,以对应的形式引入含砾量影响后,明显提升了最大剪切模量的预测精度。

关键词：粗粒土最大剪切模量剪切波速含砾量

含砾量对饱和砂-砾混合料排水剪切强度的影响

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地质学刊 2019年第4期43卷 684-689页

作者：范玉梅汤国毅吴琪方怡张方苗郝雅萍江苏省地质矿产局第一地质大队江苏南京210041 南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009

为探讨含砾量Gc对砂-砾混合料排水剪切强度Sd的影响,对砂-砾混合料开展了一系列三轴排水试验。结果表明,Gc不同的混合料的应力-应变关系曲线呈应变硬化型和应变软化型2种不同的发展模式,随着Gc的增加,无论砂-砾混合料处于松散(Dr=0.2)... 详细信息

为探讨含砾量Gc对砂-砾混合料排水剪切强度Sd的影响,对砂-砾混合料开展了一系列三轴排水试验。结果表明,Gc不同的混合料的应力-应变关系曲线呈应变硬化型和应变软化型2种不同的发展模式,随着Gc的增加,无论砂-砾混合料处于松散(Dr=0.2)、中密(Dr=0.4、0.6)还是密实(Dr=0.8)状态,排水剪切强度Sd均先略有降低后保持不变,最后迅速增加。研究发现,e、Cu、Cc和d50都不能作为合理描述不同Gc的砂-砾混合料Sd的参数,而具有不同Gc和Dr的砾-砂混合料的Sd均随等效骨架孔隙比esk的增大而降低,表明esk可以合理地表征砂-砾混合料Sd的物理状态。

关键词：砾-砂混合料排水剪切强度应力-应变曲线含砾量骨架孔隙比

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含砾量对土石混合料力学特性影响离散元模拟

路基工程 2022年第4期 19-23页

作者：吕玺琳马一跃徐柯锋朱长根同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 浙江交工集团股份有限公司杭州310000 上海宝冶集团有限公司上海201900

通过开展考虑砾石形状影响的双轴压缩试验离散元模拟,研究含砾量对密实土石混合料力学特性的影响。模拟结果表明:密实试样的应力应变关系表现出先硬化后软化的特征,含砾量越高软化效应越弱。随着含砾量增大,土石混合料的峰值强度呈现先... 详细信息

通过开展考虑砾石形状影响的双轴压缩试验离散元模拟,研究含砾量对密实土石混合料力学特性的影响。模拟结果表明:密实试样的应力应变关系表现出先硬化后软化的特征,含砾量越高软化效应越弱。随着含砾量增大,土石混合料的峰值强度呈现先减小再增加后减小的变化趋势,残余强度持续增大,剪缩到剪胀对应的体积应变先缓缓增加后加速减小,剪胀角则呈现减小趋势。通过颗粒移动特征及力链分布分析,发现当含砾量较低时,不能形成砾石骨架结构,含砾量对土石混合料强度影响较弱。

关键词：土石混合料含砾量离散元模拟双轴压缩力学特性

砾石土料含砾量及含水率动态精准调整技术研究

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云南水力发电 2022年第4期38卷 63-67页

作者：杨希刘存福雅砻江流域水电开发有限公司四川成都610051

两河口水电站砾石土心墙堆石坝,土料来源复杂,天然含砾量及含水率波动范围大,对大坝心墙施工质量影响较大,因此提出了砾石土含砾量及含水率动态精准调整技术。通过试验检测和计算分析,动态调整掺砾量及补水量,掺配后的砾石土料P5含量和... 详细信息

两河口水电站砾石土心墙堆石坝,土料来源复杂,天然含砾量及含水率波动范围大,对大坝心墙施工质量影响较大,因此提出了砾石土含砾量及含水率动态精准调整技术。通过试验检测和计算分析,动态调整掺砾量及补水量,掺配后的砾石土料P5含量和含水率稳定受控。试验检测成果验证了该动态精准调整技术可行性和有效性。

关键词：砾石土心墙含砾量含水率动态精准调整

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砾质粘土含砾量的快速检测法

黑龙江水利科技 2001年第2期29卷 103-103页

作者：李玉平魏岩峰王开顺黑龙江省水利第二工程处

阐述了砾质粘土含砾量的快速检测法的研究过程 ,并对计算公式的计算精度进行了对比验证 ,结果表明。

关键词：砾质粘土含砾量快速检测法计算土地

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汶川地震砾性土液化场地特征解析

地球物理学报 2017年第7期60卷 2733-2743页

作者：袁晓铭王海曹振中徐鸿轩中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 桂林理工大学桂林541004

通过成都平原砾性土场地勘察测试,研究汶川地震中大量砾性土液化场地的基本特性,找出一般规律,对砾性土场地液化发生主客观原因提出解释,并修正以往若干认识偏差.分析表明:汶川地震液化砾性土层粒径范围宽,含砾量5%~85%甚至更大,同时其... 详细信息

通过成都平原砾性土场地勘察测试,研究汶川地震中大量砾性土液化场地的基本特性,找出一般规律,对砾性土场地液化发生主客观原因提出解释,并修正以往若干认识偏差.分析表明:汶川地震液化砾性土层粒径范围宽,含砾量5%~85%甚至更大,同时其实测剪切波速140~270 m·s^(-1),修正剪切波速160~314 m·s^(-1),都远超历史记录;液化砾性土场地1/2集中在Ⅷ度区内,表明如砂土层液化一样,砾性土场地大规模液化需要较强地震动触发,但超过触发强度后液化规模增长均有限;成都平原浅表地层二元基本结构是汶川地震中出现大量砾性土场地的客观条件之一,该结构可使饱和砾性土层处于封闭状态,构成了砾性土液化的基本条件;虽然液化砾性土层剪切波速很高,但实际上大多松散状态,是此次地震大量砾性土场地发生液化的客观条件之二;地震中地表(井中)喷出物与地下实际液化土类大相径庭,且液化层埋深大多小于6.0 m,以往以地表喷出物反推地下液化层土性类型的做法不再成立;认为砾性土层波速大、透水性好而不会液化的传统认识也不再成立,但砾性土层液化条件与砂土层液化条件不同,前者要求更高.

关键词：砾性土液化场地特性汶川地震 PGA 含砾量剪切波速

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南海岛礁珊瑚砂砾混合料动力特性试验研究

岩土工程学报 2024年第1期46卷 63-71页

作者：吴杨吴毅航马林建崔杰刘建坤戴北冰广州大学土木工程学院广东广州510006 中山大学土木工程学院广东广州510275 陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴... 详细信息

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴剪切试验,研究珊瑚砂砾混合料在不同工况下的动力特性。试验结果表明,无论是在松散还是密实状态,含有珊瑚砾的混合料试样在循环荷载下表现出更缓的轴向应变增长和孔隙水压上升的变化趋势。与单一珊瑚砂所构成的试样相比,珊瑚砂砾料试样具有更高的抗液化能力。珊瑚砂砾混合料抗液化强度随着含砾量、密实度和初始剪应力的增大而显著提高。密实珊瑚砂砾料的抗液化强度随围压的增大而减小,而针对松散试样没有发现明显规律,这可能是围压和密实度耦合影响引起的。试验结果表明含砾量对试样抗液化强度的影响主要受混合料骨架结构所控制,混合料骨架大致可分为粗颗粒(珊瑚砾)和细颗粒(珊瑚砂)结构主导两种状态。二元介质属性是开展砂砾混合料力学特性研究所必须考虑的影响因素。

关键词：珊瑚砂砾混合料动力特性含砾量骨架结构

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砂砾土抗液化强度的小型土箱振动台试验研究

岩土工程学报 2015年第11期37卷 2094-2100页

作者：王炳辉陈国兴孙田李小军江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212003 南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 中国地震局地球物理研究所北京100081

近来数次大地震中出现大量的砂砾土液化震害,饱和砂砾土的地震液化问题越来越引起重视。针对砂砾土的抗液化强度问题,开展了4种砾含量、3种相对密度情况下,饱和砂砾土的小型土箱振动台试验研究。为获得较为合理的抗液化强度结果修正了... 详细信息

近来数次大地震中出现大量的砂砾土液化震害,饱和砂砾土的地震液化问题越来越引起重视。针对砂砾土的抗液化强度问题,开展了4种砾含量、3种相对密度情况下,饱和砂砾土的小型土箱振动台试验研究。为获得较为合理的抗液化强度结果修正了由加速度计倾斜产生的加速度时程漂移,并描述了土体中加速度和动孔压发展特性。饱和砂砾土的抗液化强度结果显示:含砾量和相对密度对饱和砂砾土的抗液化强度均有明显影响。饱和砂砾土的抗液化强度随着含砾量和相对密度的增加明显增大,增大的趋势越来越明显,且明显高于相近相对密度的饱和砂土的抗液化强度。

关键词：砂砾土抗液化强度振动台试验含砾量相对密度

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饱和砂砾土动残余变形的新模型

应用基础与工程科学学报 2019年第5期37卷 1102-1114页

作者：赵凯蓝天周建军孙田刘德洋陈国兴南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 中国中铁隧道集团有限公司盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001

土体在循环荷载作用下的残余变形特性是进行土体地震永久变形分析的基础.利用GDS循环扭剪试验系统,针对5种级配的砂砾土,考虑含砾量、排水条件、有效固结应力、循环动应力比、渗透系数等因素的影响,进行了60个工况组合的循环三轴试验,... 详细信息

土体在循环荷载作用下的残余变形特性是进行土体地震永久变形分析的基础.利用GDS循环扭剪试验系统,针对5种级配的砂砾土,考虑含砾量、排水条件、有效固结应力、循环动应力比、渗透系数等因素的影响,进行了60个工况组合的循环三轴试验,研究了饱和砂砾土的动残余变形特性,结果发现:饱和砂砾土的动残余体应变与lg(1+N)呈明显的非线性关系;其他试验条件相同时,动残余剪应变随排水面增多、含砾量增大而减小,渗透系数对其影响不可忽略;动残余体应变随排水面数增多而增大,随含砾量的增大而减小.在沈珠江模型基础上,引入排水通畅指数概念,建立了一个新的饱和砂砾土动残余变形模型,该模型能较好地反映含砾量、排水条件、渗透系数对饱和砂砾土动残余变形特性的影响.

关键词：砂砾土动残余变形模型排水条件含砾量排水通畅指数