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三维应力状态下饱和软黏土循环动力特性试验研究

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岩土力学 2022年第6期43卷 1523-1532页

作者：李明枫王永政张婷婷瑞安滨海新区建设开发有限公司浙江瑞安325200 浙江省地矿勘察院有限公司浙江杭州310000 温州职业技术学院建筑工程学院浙江温州325035

在三维应力空间中,基于循环大主应力与循环中主应力的耦合模拟交通荷载下竖向循环正应力与平行于道路方向的水平向循环正应力的耦合,构建了循环大、中主应力耦合应力路径,定义了循环应力路径表征参数——循环中主应力系数bcyc。通过GDS... 详细信息

在三维应力空间中,基于循环大主应力与循环中主应力的耦合模拟交通荷载下竖向循环正应力与平行于道路方向的水平向循环正应力的耦合,构建了循环大、中主应力耦合应力路径,定义了循环应力路径表征参数——循环中主应力系数bcyc。通过GDS动静真三轴仪,对正常固结饱和软黏土进行了一系列循环大、中主应力耦合应力路径下的不排水循环加载试验,重点分析了循环中主应力系数及循环应力比对正常固结软黏土长期循环动力及安定特性的影响。试验结果表明:三维应力状态下,循环中主应力系数的增大提升了土体回弹模量,抑制了累积大主应变的发展,并且累积大主应变与循环中主应力系数呈线性关系。基于安定理论,确定了循环大、中主应力耦合应力路径下饱和软黏土的容许循环应力比,同时发现循环中主应力系数的增加引起了容许循环应力比的上升。

关键词：真三轴试验饱和软黏土累积应变回弹模量容许循环应力比

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饱和软黏土应变累积特性及经验模型

长江科学院院报 2022年第8期39卷 77-85页

作者：孙磊宿州学院资源与土木工程学院安徽宿州234000

为了更加真实地描述地基饱和软黏土在长期交通循环荷载作用下的永久变形特性,借助GDS变围压动三轴试验系统对温州饱和软黏土开展了一系列恒定围压应力路径(CCP)以及变围压应力路径(VCP)下的部分排水循环加载试验,重点分析了循环动应力比... 详细信息

为了更加真实地描述地基饱和软黏土在长期交通循环荷载作用下的永久变形特性,借助GDS变围压动三轴试验系统对温州饱和软黏土开展了一系列恒定围压应力路径(CCP)以及变围压应力路径(VCP)下的部分排水循环加载试验,重点分析了循环动应力比(CSR)、应力路径(α)及其长度(L)对饱和软黏土永久轴向应变的影响。试验结果表明:在给定的循环次数(N)下,永久轴向应变随着CSR的增大和α的减小而增大,可分别采用指数函数和对数函数描述永久轴向应变与CSR和α之间的关系。基于试样经历10000次循环后的永久轴向应变,通过归一化处理发现归一化永久轴向应变(ε^(p)_(a),10000/ε_(p,CCP)_(a,10000))与归一化应力路径长度(L/L_(CCP))和归一化平均主应力幅值(p^(ampl)/p_(CCP)^(ampl))之间分别呈对数和线性关系且与CSR无关。进一步构建了考虑CSR、α以及N综合影响的对数型经验模型并对不同应力路径下的永久轴向应变进行了预测,预测结果与实测值呈现出较好的一致性。

关键词：饱和软黏土应变累积特性 GDS变围压动三轴试验部分排水应力路径永久轴向应变经验模型

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饱和软黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究

岩土力学 2009年第11期30卷 3291-3296页

作者：周火垚施建勇河海大学岩土工程研究所南京210098

饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验,重点监测了沉桩时的侧向位移随深... 详细信息

饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验,重点监测了沉桩时的侧向位移随深度和距桩轴不同距离、地面隆起量随桩的贯入深度和距桩轴不同距离、孔隙压力随桩的贯入深度和时间的变化规律,并分析了超静孔隙水压力最大值沿径向和深度的变化特性。由测试结果可知,最大的侧向位移发生在距地表0.75L附近,地面隆起从桩贯入开始迅速发展,并在桩压入到6m左右时达到最大值,测点处超静孔压增量的最大值发生在桩端到达该点所在水平面时,而超孔压的最大值沿径向有滞后性。

关键词：饱和软黏土足尺静压桩挤土效应侧向位移地面隆起孔隙压力

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饱和软黏土的蛋形单面边界面模型

岩土工程学报 2020年第12期42卷 2170-2179页

作者：徐日庆鞠露莹俞建霖蒋佳琪丁盼浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 浙江加州国际纳米技术研究院台州分院浙江台州318000

为描述饱和软黏土在循环荷载作用下的动力特性,建立了一个蛋形单面边界面模型。首先,模型通过引入蛋形边界面,克服了剑桥形式的边界面在角点处塑性应变增量方向不明确的缺陷,并将蛋形边界面退化为包含剑桥形式与椭圆形式等在内的不同形... 详细信息

为描述饱和软黏土在循环荷载作用下的动力特性,建立了一个蛋形单面边界面模型。首先,模型通过引入蛋形边界面,克服了剑桥形式的边界面在角点处塑性应变增量方向不明确的缺陷,并将蛋形边界面退化为包含剑桥形式与椭圆形式等在内的不同形式的函数,体现了模型的普适性。其次,模型采用适用于饱和软黏土的相关联流动法则,以塑性体应变作为等向硬化过程中的内变量,利用广义各向同性硬化法则与移动映射中心的映射法则,准确描述了土体应力诱发各向异性与卸载过程中的塑性。然后,明确提出了模型参数确定方法,并通过参数分析阐述了模型各循环参数对饱和软黏土动力特性的影响。最后,利用高岭土在不排水条件下的单向循环三轴试验及Itsukaichi海洋黏土在不排水条件下的等向固结静三轴试验将模型模拟值与实测值进行对比,结果表明:模型计算结果与试验结果吻合良好,模型可合理描述饱和软黏土在不排水单向循环荷载及不排水剪切静荷载作用下的特性。

关键词：饱和软黏土蛋形边界面模型动力特性广义各向同性硬化准则循环三轴试验静三轴试验

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饱和软黏土路基中布袋注浆桩的挤土效应

西南交通大学学报 2018年第5期53卷 1026-1032,1047页

作者：李启月吴正宇张电吉中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 武汉工程大学资源与土木工程学院湖北武汉430000

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析.运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分... 详细信息

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析.运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分布特征和土体位移随注浆压力与时间的变化规律;运用孔压计监测了成桩时桩周土体中超静孔隙水压力,得到了超静孔隙水压力的分布规律与变化趋势.试验结果表明:成桩后,桩周土体水平位移呈现"马鞍形"分布,在距离地表0.1～0.3倍和0.8～1.0倍的桩长位置处出现最大位移;桩体成型挤土产生水平位移的范围约为桩径的6倍;桩体养护成型后,标准施工下的注浆压力对挤土效应的影响甚微,同时桩周土体水平位移会出现明显回弹,回弹位移值为注浆当天的40%～60%;超静孔隙水压力在前10 d消散较快,超静孔隙水压比随土体与桩体间距离的增加而呈现近似于线性规律的衰减,其影响范围约为10倍桩径.

关键词：饱和软黏土布袋注浆桩挤土效应现场试验土体位移超静孔隙水压力

饱和软黏土不排水强度弱化模型及其在沉箱式防波堤的应用分析（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2018年第8期19卷 650-662页

作者： Zhen YAN Yuan-zhan WANG Zhong-xuan YANG Zhong XIAO Kun PAN Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering Ministry of Transport Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering Engineering Research Center of Urban Underground Development of Zhejiang Province Zhejiang University School of Civil Engineering Tianjin University

目的:本文旨在建立简单实用的饱和软黏土不排水强度损伤弱化模型,应用于波浪循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的非线性数值计算,为解决防波堤软土强度弱化计算问题提供有效途径。创新点:1.基于不排水强度循环损伤弱化机理... 详细信息

目的:本文旨在建立简单实用的饱和软黏土不排水强度损伤弱化模型,应用于波浪循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的非线性数值计算,为解决防波堤软土强度弱化计算问题提供有效途径。创新点:1.基于不排水强度循环损伤弱化机理,得到软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平的变化规律;2.结合Tresca屈服准则进行数值开发,应用于波浪循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的数值计算。方法:1.引入累积塑性变形相关的损伤变量表征土体结构性的损伤和重塑对软黏土不排水强度弱化的影响(公式(3)和(11));2.建立软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平变化的损伤弱化模型(公式(14));3.结合Tresca屈服准则,实现软黏土不排水强度损伤弱化的数值计算过程(图9);4.针对烟台软黏土动三轴试验数据进行分析,对模型及其数值开发过程进行验证(图11和12);5.将模型应用到软土地基上沉箱式防波堤数值运算,分析软土地基响应,验证模型的有效性(图15~18)。结论:1.在临界循环应力比以下,损伤变量和归一化最大孔压比随循环荷载作用次数的增加逐渐增大,并趋于稳定;随循环应力比增大逐渐增大。循环后不排水强度折减系数随着循环荷载作用次数和循环应力比的增加而减小。2.有限元数值开发过程是正确的,不排水强度损伤弱化模型是合理的。3.该模型简单实用,可应用于波浪等循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的非线性数值计算,且能模拟循环荷载下软土地基的孔隙水压力增长以及不排水强度弱化等响应。软土地基的响应主要分布在基床两趾及正下方的软土层上部。

关键词：饱和软黏土不排水强度循环弱化模型损伤数值模拟

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单双向振动条件下饱和软黏土动力特性研究

浙江工业大学学报 2022年第5期50卷 506-512页

作者：李磊梁超郑昌昌志峰蒋耀晨浙江交工集团股份有限公司浙江杭州310051 浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023

通过一系列不同加载幅值的单双向振动条件下大周数的室内不排水动三轴试验,研究了循环荷载作用下饱和软黏土长期动力特性。从孔压曲线、动应变时程曲线、动应力—动应变曲线及骨干曲线等方面,重点分析了单双向振动两种荷载模式对饱和软... 详细信息

通过一系列不同加载幅值的单双向振动条件下大周数的室内不排水动三轴试验,研究了循环荷载作用下饱和软黏土长期动力特性。从孔压曲线、动应变时程曲线、动应力—动应变曲线及骨干曲线等方面,重点分析了单双向振动两种荷载模式对饱和软黏土长期动力特性的影响,提出了考虑振动模式及长期循环圈数的骨干曲线模型,并确定了模型参数。经验证,修正后模型预测值与实测值较为吻合,研究结果对软黏土土层的动力变形特性研究具有参考价值。

关键词：饱和软黏土循环荷载振动模式滞回曲线骨干曲线

风、浪荷载循环作用下饱和软黏土中吸力桶基础的承载特性研究

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风、浪荷载循环作用下饱和软黏土中吸力桶基础的承载特性研究

作者：袁铭徽青岛理工大学

学位级别：硕士

随着经济的不断发展,全球将面临煤、天然气、石油等传统能源储蓄不足和环境污染问题。风能作为一种新型的清洁绿色能源,其发展前景广阔,因此备受世界各国关注。近年来,我国风电产业发展迅猛,尤其是海上风电。在服役年限内,海上风机必须... 详细信息

随着经济的不断发展,全球将面临煤、天然气、石油等传统能源储蓄不足和环境污染问题。风能作为一种新型的清洁绿色能源,其发展前景广阔,因此备受世界各国关注。近年来,我国风电产业发展迅猛,尤其是海上风电。在服役年限内,海上风机必须承受复杂的环境荷载,如风和波浪的水平循环作用,这些荷载会在基础的底部引起反复的剪力与倾覆弯矩。一旦基础转角过大,不仅会影响到风机的正常工作,而且会给整体系统的安全性带来巨大的隐患。所以,为了保证风电机组的安全,对海上风机基础受环境载荷循环作用时的承载性能进行研究是非常重要的。本文针对软土地基中的吸力式桶型基础,对其在风、浪循环荷载下的承载性能进行了分析,主要研究内容如下:(1)开展了饱和软黏土的室内循环动三轴试验,根据试验数据拟合出循环荷载作用下饱和软黏土的强度衰减公式,进一步通过有限元分析软件ABAQUS中USDFLD子程序的二次开发实现土体的强度衰减规律,以此来构建土体强度衰减模型;(2)总结风荷载的计算理论,根据Davenport谱利用谐波叠加法与快速傅立叶变换模拟脉动风速,从而计算作用于塔架上各点的瞬时风速与瞬时风荷载;(3)总结波浪荷载的计算理论,根据波浪运动中的微幅波理论利用P-M谱法模拟随机波浪,再利用Morison公式计算作用于塔架上的随机波浪荷载;(4)利用有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟,采用二次开发的土体强度衰减子程序建立了饱和软黏土中桶-土相互作用的三维有限元模型,并将计算得到的风荷载与波浪荷载施加到有限元模型上,分析不同工况下饱和软黏土中吸力桶基础的承载特性。

关键词：吸力桶基础饱和软黏土动三轴试验循环荷载 ABAQUS

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考虑扰动的饱和软黏土圆柱孔扩张弹塑性解

岩土力学 2007年第7期28卷 1505-1510页

作者：徐书平刘祖德凡红刘建军武汉工业学院土木工程系武汉430023 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

根据原位十字板试验扰动导致饱和软黏土不排水强度降低的事实,应用圆柱形孔扩张理论,假设饱和软黏土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软黏土灵敏度的扰动度D且是塑性区半径的对数函数。考虑在塑性区内不排水强度su是扰... 详细信息

根据原位十字板试验扰动导致饱和软黏土不排水强度降低的事实,应用圆柱形孔扩张理论,假设饱和软黏土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软黏土灵敏度的扰动度D且是塑性区半径的对数函数。考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的函数,得到了考虑扰动的圆柱形孔扩张的弹塑性解答。

关键词：饱和软黏土 Tresca材料圆柱形孔扩张理论灵敏度扰动度对数函数