郑州地区饱和粉土动力特性试验研究

发布时间：2017-05-15 02:11

  本文关键词：郑州地区饱和粉土动力特性试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：粉土的工程性质表现在粉土渗透系数小,塑性低,毛细管发育,毛细水上升高,水稳定性差,具有冻敏性。粉土在湿润时稍有粘结性,在干燥时易扬尘,在荷载作用下会产生塑性变形。动荷载作用时,当孔隙水压力积累到一定程度,土颗粒会产生颗粒悬浮现象,产生液化现象,对人们的生活、生产带来很大的损失,例如粉土路基在交通荷载下的塑性变形和液化,粉土边坡在动荷载下的稳定性,粉土地基、护坡等在地震、爆破、脉冲力或浪压力作用下的液化、坍塌、严重变形等等。研究粉土在循环荷载作用下的发展规律具有实际工程意义。本文使用STX-100动三轴仪在均压和不排水条件下对郑州惠济区饱和粉土进行动力特性试验,系统研究了饱和粉土的动强度特性、动孔隙水压力发展规律及其动变形特性。具体研究内容如下:(1)在均压条件下,研究了围压对动抗剪强度和破坏振次曲线的影响、围压对动抗剪强度的归一性的影响。明确了不同循环作用力下,土的抗剪强度的发展规律,和不同破坏标准下,土的抗剪强度的发展状况。(2)在前人研究的基础上分析了孔隙水压力与振次的变化关系,明确了郑州重塑饱和粉土的振动孔隙水压力发展过程和规律。通过分析饱和砂土的不同类型的动孔隙水压力发展模型,了解了饱和粉土的动孔隙水压力发展规律与饱和砂土的动孔隙水压力的区别。通过选取不同的动孔压发展模型,并使用其对试验数据进行拟合分析,比较了指数型、幂函数型、多项式型孔隙水压力发展模式对研究粉土的动孔压发展规律的适用性,明确了研究粉土的动孔隙水压力发展模型的形式,从而明确了孔隙水压力发展规律回归方程。通过拟合,进一步确定了模型参数,并明确了模型参数对孔隙水压力发展规律拟合曲线的影响。(3)通过研究不同破坏标准、不同围压下的动剪应变、动剪切模量、阻尼比的变化关系,明确了不同破坏标准下动剪应变同动剪切模量及阻尼比的发展规律、围压对动剪切模量与阻尼比的影响、最大动剪切模量对动剪切模量的归一化程度、动应力对动剪应变和阻尼比关系的影响。(4)通过采用H-D模型、Davidenkov模型、陈国兴提出的表达式,对动剪应变与动剪切模量比关系曲线、动剪切模量比和阻尼比关系曲线进行拟合分析,确定了最优描述两者关系的模型表达式。
【关键词】：饱和粉土 动强度 孔隙水压力 动剪切模量 剪应变 阻尼比
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU411
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-19
• 1.2.1 土动强度的国内外研究相状10-13
• 1.2.2 土的孔隙水压力的国内外研究现状13-17
• 1.2.3 土的动变形的国内外研究现状17-19
• 1.3 存在的问题19-20
• 1.4 研究内容和技术路线20-22
• 2 试验研究方案设计22-30
• 2.1 试样制备和试验方案22-24
• 2.1.1 取样22
• 2.1.2 试样制备22-23
• 2.1.3 试验方案23-24
• 2.2 动三轴试验24-30
• 2.2.1 试验仪器简介24-25
• 2.2.2 试验操作步骤25-26
• 2.2.3 试验结果存储26
• 2.2.4 动三轴试验原理26-30
• 3 动强度变化规律30-40
• 3.1 不同破坏标准下的动力特性时程曲线30-32
• 3.2 往返作用力对时程曲线的影响32-35
• 3.3 不同破坏标准下的抗剪强度变化规律35-36
• 3.4 围压对动抗剪强度的影响36-37
• 3.5 本章小结37-40
• 4 动孔隙水压力发展模型40-52
• 4.1 相关分析40
• 4.2 孔压发展规律模型形式的确定40-43
• 4.3 回归方程的确定43-46
• 4.3.1 回归方程的拟合结果44-45
• 4.3.2 回归方程拟合结果的定量评价45-46
• 4.4 回归方程参数的确定及其对回归曲线影响46-49
• 4.4.1 回归方程参数的确定46
• 4.4.2 回归方程参数对回归曲线的影响46-49
• 4.5 孔压发展规律模型修正公式的适用范围49
• 4.6 本章小结49-52
• 5 动变形特性的研究52-62
• 5.1 动剪切模量与动剪应变的关系52-54
• 5.1.1 围压对动剪切模量的影响52-53
• 5.1.2 归一化的动剪切模量比与动剪应变的关系53
• 5.1.3 动剪切模量与动剪应变的关系模型53-54
• 5.2 阻尼比与动剪应变的关系及动应力对其关系的影响54-57
• 5.2.1 阻尼比与动剪应变的关系54-55
• 5.2.2 动应力对阻尼比、动剪应变关系的影响55-57
• 5.3 动剪切模量与阻尼比的关系57-59
• 5.4 动剪切模量与动剪应变、阻尼比与动剪应变的关系59-60
• 5.5 本章小结60-62
• 6 结论与展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-70

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