高频振动时振动频率对饱和密砂动力特性影响试验研究
【图文】：
试验，指出随着振动频率的提高，液化所需振动次数逐渐增加。上述试验振动频率较低，而高频振动打桩，振动频率多在10Hz以上，因此有必要进行高频振动下饱和砂土土体动力特性受频率影响研究。2试验方法及内容2.1试验设备试验设备采用甘肃天水红山试验机厂生产的高频振动三轴试验仪，该仪器可在频率范围为0.01～50Hz以内做砂土和粉土的液化试验以及各种土的动弹性模量、动强度和阻尼特性试验，仪器具有自动采集数据系统。2.2试验材料试验用砂采用福建平潭标准砂，试样的物理力学指标和颗粒级配曲线分别如表1和图1所示；试样尺寸高80mm，直径39.1mm。表1砂土物理参数Table1Physicalparametersofsand最大干密度dmaxρ/(kg·m－3)最小干密度dminρ/(kg·m－3)干密度dρ/(kg·m－3)相对密实度Dr/%空隙比e相对密度Gs1.731.421.71950.5472.645图1砂土颗粒级配曲线Fig.1Curveofparticlesizedistributionofsand
真空条件下利用水头差对试样从下到上冲脱气蒸馏水，以带走试样中残余空气；最后将试样内气压逐渐增至大气压后进行反压饱和。反压100kPa，待饱和度到达0.98后停止饱和并进行试样固结。采用等向固结，围压200kPa，以保证有效固结压力100kPa，固结完成后进行应力控制振动三轴试验，初始静应力200kPa，动应力16kPa；单向振动，振动波形为正弦波。为验证高频振动时试验结果的可靠性，试验同时进行几组低频振动试验，共6组试验，振动频率分别为0.5，1.0，5.0，，10，20，30Hz。3试验结果分析饱和密砂振动液化试验曲线如图2所示，由于试样相对密实度大，动应力幅值小，砂样达到液化的振动次数较多。如图2所示，为清楚地说明振动频率对动孔隙水压力和轴向应变随时间振次发展的影响，动孔隙水压力取一次振动产生的最大动孔隙(a)(b)(c)图2饱和密砂液化试验曲线Fig.2Diagramofthesandsliquefactioncurves水压力u和其增量Δu，轴向应变取双向应变aε。3.1频率对动孔隙水压力增长的影响(1)动孔隙水压随振次的增长饱和密砂在不同频率下动孔隙水压力随振次变化曲线如图3所示，动孔隙水压力初值为反压值100kPa，随着振次的积累，动孔隙水压力逐渐增大，并最终达到围压值200kPa，砂样液化。可以看出，随着频率的增加，砂样达到液化所需振次逐渐增加。图3不同频率下动孔隙水压力增长随振次变化关系曲线Fig.3Relationshipsofdynamicporewaterpressureincreasingwiththenumberofcyclesunderdifferentfrequencies(2)动孔压比与振次比的关系H.B.Seed和J.R.Booker[15]根据饱和砂土等向固结不排水动三轴试验的结果，提出了动孔压比0Δu/σ′与振次比LN/N的关系式为120L2arcsinuNxNθσΔ=′(
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本文编号：2574034
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