地震荷载下水泥土动力特性试验研究

发布时间：2017-04-24 18:11

  本文关键词：地震荷载下水泥土动力特性试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：软土在我国沿海地区分布极广,具有含水率高、压缩性大、抗剪强度低等不良工程性质。水泥土搅拌桩复合地基作为一种加固软土地基、改善其抗震性能行之有效的方法,近年来在高速公路、铁路、机场跑道等重大基础设施建设中得到了广泛的应用。目前诸多科研工作者对于水泥土在静力荷载作用下的力学特性做了大量研究工作,但关于水泥土在动荷载作用下的强度及变形特性研究较少。本研究基于地震荷载下水泥土的破坏机理,采用英国GDS公司动单剪仪来模拟施加地震荷载,研究了荷载幅值、频率、相位差以及地震荷载的多向性对水泥土动强度、动变形以及动剪切模量与阻尼比特性的影响。研究结论如下:(1)水泥掺入比的增加会减缓水泥土动剪应变的发展从而提高其动强度,但循环应力比反之。单向循环剪切荷载作用下的水泥土存在临界循环应力比,5%、10%、15%掺入比下的临界循环应力比分别是0.267、0.286、0.327。通过采用转折应变作为水泥土破坏的标准和数据归一化处理方法,建立了循环应力比和破坏振次的模型。水泥土在循环剪切荷载作用下会产生软化现象,通过数据回归分析发现采用Yasuhara的半对数模型能够准确而方便地描述水泥土软化指数的规律。循环荷载频率对于不同掺入比的水泥土动强度表现出不同的性质。(2)动剪切模量随着应变幅值的增大不断减小,阻尼比随着应变幅值的增大不断增大。表明水泥土的弹性变形在逐渐减小,而结构的损伤与塑性变形在逐渐增大。当水泥掺入比大于10%时,水泥土的孔隙明显减小,压缩性降低。动剪切模量受固结应力的影响减小。水泥土最大动剪切模量与水泥掺入比的关系可用线性关系来描述,与固结应力的关系也近似成线性关系。经过归一化的动剪切模量与阻尼比数据点集中分布于一狭长区域内,利用本研究提出的双曲线模型可以较准确的确定水泥土动剪切模量与阻尼比的变化规律。(3)水平双向循环荷载作用下水泥土应变发展过程存在明显的应变转折点。不同相位差下转折应变与对数破坏振次具有良好的线性关系。此时,水泥土的动强度曲线具有明显的非线性特征,可用反比例函数关系式来描述。不同相位差双向循环荷载剪切下的水泥土均存在一个临界强度值,当动荷载低于此临界强度值时,无论循环振次有多大,水泥土均不会产生较大的应变而发生破坏。(4)相位差对水泥土动强度有明显的影响,90°时水泥土动强度最小,0°时水泥土动强度最大,45°时水泥土动强度介于二者之间。在常见的地震等效震次Nf=10~30范围内,与单向循环剪切荷载作用下水泥土动强度相比,相位差为0°时,等幅值的双向循环剪切荷载作用下水泥土的动强度下降了30%左右,在实际工程设计过程中不可忽视相位差与地震荷载的多向性对水泥土动强度的影响。
【关键词】：水泥土 动变形 动强度 动剪切模量 阻尼比 应变软化
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU411
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究概况12-18
• 1.2.1 水泥土国外研究概况12-14
• 1.2.2 水泥土国内研究概况14-18
• 1.3 存在的问题18-19
• 1.4 研究目的与内容19-21
• 1.4.1 研究目的19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第二章 试验仪器与研究方法21-27
• 2.1 试验土样基本性质及试样制备21-22
• 2.1.1 试验土样基本性质21
• 2.1.2 试样的制备21-22
• 2.2 试验仪器22-24
• 2.2.1 仪器概述22-23
• 2.2.2 仪器软件操作界面23-24
• 2.3 试验方案与试验步骤24-27
• 2.3.1 试验方案24-25
• 2.3.2 试验步骤25-27
• 第三章 单向循环荷载下水泥土剪切特性27-39
• 3.1 概述27
• 3.2 水泥土静力单剪试验结果与分析27-28
• 3.3 水泥土单向循环剪切特性28-32
• 3.3.1 典型水泥土应力与应变时程曲线28-29
• 3.3.2 循环应力比对水泥土动剪应变的影响29-30
• 3.3.3 水泥土的破坏标准30
• 3.3.4 水泥土的动强度曲线与归一性30-32
• 3.4 水泥掺入比对动剪应变与动强度的影响32-34
• 3.5 频率对动剪应变与动强度的影响34-36
• 3.6 水泥土的软化指数模型36-38
• 3.6.1 循环应力比对软化指数的影响37
• 3.6.2 软化指数模型的建立37-38
• 3.7 小结38-39
• 第四章 水泥土动剪切模量与阻尼比39-48
• 4.1 概述39-40
• 4.2 水泥土动剪切模量与阻尼比40-43
• 4.2.1 固结应力对水泥土动剪切模量与阻尼比的影响40-42
• 4.2.2 水泥掺入比对水泥土动剪切模量与阻尼比的影响42-43
• 4.3 水泥土动剪切模量与阻尼比的归一性43-47
• 4.3.1 水泥土最大动剪切模量43-46
• 4.3.2 水泥土动剪切模量与阻尼比的归一性46-47
• 4.4 小结47-48
• 第五章 双向循环荷载下水泥土变形与强度特性48-56
• 5.1 概述48-49
• 5.2 试验结果与分析49-55
• 5.2.1 动剪应力幅值对水泥土应变的影响50-52
• 5.2.2 相位差对水泥土应变的影响52-53
• 5.2.3 双向循环荷载下水泥土动强度曲线53-54
• 5.2.4 单双向循环荷载下水泥土动强度对比54-55
• 5.3 小结55-56
• 第六章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 作者简介62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：324707