非饱和黄土震陷变形的动单剪试验研究

发布时间：2019-10-06 16:08

【摘要】：黄土作为一种典型的第四纪松散沉积物具有显著的地震易损性,大量震害表明强震作用下的黄土易产生地震震陷、滑坡和液化等震害现象。为了模拟实际地震剪切波竖向传播过程中水平场地土单元的附加应力条件,本文采用西安理工大学自主研制的动单剪仪,对不同含水率原状黄土进行了动力试验研究。取得了如下几方面的结论:(1)在动荷作用强度相同的条件下,黄土的动剪应力应变骨干曲线随含水率增大而降低;竖向压缩应力越大,动剪应力应变骨干曲线的硬化型越突出。其切线斜率即黄土的动剪切模量随动剪应变的增加而减小;含水率越低,压缩应力越大,黄土的动剪切模量越大。在不同压缩应力作用下,不同含水率黄土的动剪应力比与剪应变关系曲线中,试验点分布在较窄的带内。(2)不同湿度状态原状黄土的阻尼比均随动剪应变增大而增大,动剪应变由小增大时阻尼比增大趋势明显,动剪应变较大时逐渐趋于稳定;含水率越大,阻尼比越大;初始压缩应力对黄土阻尼比随动剪应变变化规律的影响不明显。(3)随着含水率的增大,黄土的动强度有明显的减小;在含水率相同的条件下,随着压缩应力的增大,黄土的动强度亦增大。(4)非饱和黄土震陷曲线上,相同动剪应力条件下,含水率越高,震陷系数越大;压缩应力越小,震陷系数越大;原状黄土因其大孔隙架空结构的复杂多变,其孔隙结构并不均匀,在受到动荷载作用时,孔隙结构易突然产生破坏,导致土体变形的突变。(5)震陷系数与震次关系曲线表现出,震陷系数随振次、含水量、压缩应力及剪应变幅值的增大而增大;当振次小于30次时,振陷系数增长较快,当振次大于30次时,振陷系数增长变得缓慢;含水率越大震陷系数随振次增加的越快;动剪应变幅值越大,振陷系数增加越快。(6) 震陷系数随压缩应力、剪应变幅值、含水量以及震次的增大皆呈增大的趋势,不同试验条件下震陷系数与震次的关系可用对数函数拟合;验证经验公式计算值,其较为合理的计算了在一定剪应变幅值、压缩应力、震次及含水量下,试验土样的震陷变形量。
【图文】：

动单剪仪,全视图,主体结构

2 试验设备与试验方法与试验方法简介器采用西安理工大学自主研制的动单剪仪，如图 2-1 所刚性板、侧向铰接刚性栅剪切盒加载单剪仪,轴向和侧m×70mm×70mm 的立方体试样，试样被包含在一个特制膜为上方开口下方全封闭。其基本工作原理是：根据事先制好的试样通过装样器装到乳胶膜内，然后对试样的应力以及水平方向的动剪切应力，，分别轴向步进电机电机带动伺服液压缸系统控制，首先施加垂直方向荷载后再施加水平方向的动剪切应力，分别通过导柱和动床将轴向位移传感器、法向力荷重传感器、剪切力荷重传值收集，并进行数据输出控制及数据处理。

乳胶膜,原状黄土,试样

试样被包含在一个特制的乳胶膜内,如图2-2 所示。该乳胶膜为上方开口下方全封闭。其基本工作原理是：根据试验的要求，实验开始时，首先将事先制好的试样通过装样器装到乳胶膜内，然后对试样施加荷载，施加荷载分为垂直方向的应力以及水平方向的动剪切应力，分别轴向步进电机带动伺服液压缸系统和水平向步进电机带动伺服液压缸系统控制，首先施加垂直方向荷载，对试样进行固结，待试样固结稳定后再施加水平方向的动剪切应力，分别通过导柱和动床作用到试样上。利用数据采集系统将轴向位移传感器、法向力荷重传感器、剪切力荷重传感器所测得的试样的应力值和应变值收集，并进行数据输出控制及数据处理。图 2-1 动单剪仪器主体结构全视图Fig.2-1 Ageneral view of the simple shear apparatus图 2-2 乳胶膜原状黄土试样Fig.2-2 The latex membrane undisturbed loess sample
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU444

【参考文献】