水泥土动力特性的共振柱试验研究

发布时间：2017-03-19 10:05

  本文关键词：水泥土动力特性的共振柱试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：软土地基普遍分布在我国东部沿海地区以及内陆的沿江沿湖区域,由于软土具有抗剪强度低、压缩性高、含水量高等对抗震不利的工程性质,即使软土地区工程施工时上部荷载较小地基也往往会产生较大位移的沉降,而用水泥搅拌桩加固技术是进行软土地基处理的一种常用方法。通过搅拌机械设备将水泥与软土混合搅拌,利用水泥和软土之间发生的一系列物理、化学反应,使软土硬结为具有高强度、低压缩性、低渗透性的水泥土。水泥土的动力特性对水泥搅拌桩地基的抗震性能有显著的影响,也是工程地震安全性评价中必不可少的内容。土体的动剪切模量和阻尼比是土动力特性的两个重要参数,通过共振柱试验可以对土体小应变范围内的动力特性进行研究。本文利用GDS共振柱试验,主要进行了如下研究:(1)对共振柱进行了扭转激振和弯曲激振标定研究。利用GDS共振柱对不同直径、不同高度的铝质标定棒进行了一系列标定试验。研究结果表明:铝制标定棒的扭转激振共振频率随着共振柱驱动系统质量的增加而减小,随着试样的直径增大而增大,通过标定得到共振柱驱动系统的转动惯量I0值为0.0037kg·m2。共振柱驱动系统试样弯曲激振共振频率随直径增大而增大,随高度增大而减小,由瑞利波法得到的动弹性模量计算方法计算出的试样动弹性模量相近,检验了瑞利波法的可靠性,利用厂家提供的标定砝码和自制的5根不同高度的铝质标定棒对共振柱系统在试样顶端集中质量进行了标定,给出了基于瑞利波法考虑实际试样尺寸的共振柱试验动弹性模量计算方法。(2)通过GDS共振柱试验研究了不同水泥掺量、养护龄期和围压对水泥土动力特性的时间效应影响。试验结果表明:水泥掺量越大,养护龄期越长,水泥土最大动剪切模量越高。相同围压下,水泥土最大动剪切模量越小,水泥土主固结时间越长,固结后归一化动剪切模量越大。围压越大,水泥土时间效应越明显,高围压下水泥土最大动剪切模量显著增大。水泥土在时间效应阶段,其最大动剪切模量随时间呈近乎线性增长,对于短期内水泥土最大动剪切模量可以在室内利用共振柱试验测得水泥土归一化动剪切模量增长率后进行修正。(3)通过GDS共振柱试验研究了纯黏土和水泥土-黏土复合试样的动剪切模量G和阻尼比D的变化规律。研究结果表明,纯黏土和复合试样的动剪切模量G和阻尼比D随剪应变γ变化趋势一致。复合试样中水泥土的置换作用增大了试样整体的强度,在小应变范围内围压和置换率对动剪切模量G和阻尼比D的影响显著,随着剪应变增大,围压和置换率的影响减弱。复合试样的最大动剪切模量Gmax与围压和置换率表现出良好的线性关系。围压越大,提高水泥土的置换率对土体最大动剪切模量Gmax增强效果越明显。利用修正的Hardin-Drnevich双曲线模型可对不同置换率的复合土体动应力-应变关系进行预测。
【关键词】：水泥土 共振柱 动剪切模量 动弹性模量 阻尼比
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU435
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-15
• 1.1 研究目的及意义10
• 1.2 土动力学研究内容10-11
• 1.3 水泥土动力特性的国内外研究现状11-14
• 1.4 本文研究内容和技术路线14-15
• 第2章 试验仪器标定15-39
• 2.1 引言15-16
• 2.2 试验仪器16-22
• 2.2.1 GDS-RCA共振柱测试系统16-17
• 2.2.2 扭转激振和弯曲激振17-19
• 2.2.3 剪切模量和阻尼比计算19-22
• 2.3 共振柱扭转激振标定22-25
• 2.3.1 扭转激振标定原理22-23
• 2.3.2 试验结果与分析23-25
• 2.4 弯曲激振标定25-37
• 2.4.1 弯曲激振标定原理25-29
• 2.4.2 试验结果与分析29-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 水泥土动力特性的时间效应试验研究39-54
• 3.1 引言39-40
• 3.2 试样制备及试验方案40-43
• 3.3 试验结果与分析43-53
• 3.3.1 动剪切模量的计算与分析方法43-44
• 3.3.2 水泥掺量对水泥土时间效应的影响44-46
• 3.3.3 水泥土养护龄期对水泥土时间效应的影响46-48
• 3.3.4 围压对水泥土时间效应的影响48-51
• 3.3.5 水泥土最大动剪切模量修正51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 水泥土-黏土复合试样的动力特性试验研究54-69
• 4.1 引言54
• 4.2 试样制备及试验方案54-57
• 4.3 试验结果与分析57-68
• 4.3.1 应变的影响57-58
• 4.3.2 围压的影响58-59
• 4.3.3 置换率的影响59-60
• 4.3.4 最大动剪切模量60-64
• 4.3.5 动力特性模型分析64-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69-70
• 5.2 展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附录75

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