海底交通隧道下饱和软粘土动力特性试验研究

发布时间：2017-11-03 02:31

  本文关键词：海底交通隧道下饱和软粘土动力特性试验研究

  更多相关文章： 海底交通隧道 饱和软黏土 主应力轴旋转 空心圆柱扭剪仪 静孔隙水压力 动力特性 静力特性 沉降计算

【摘要】：软黏土含水量高、压缩性大、强度低,工程性质较差,在我国东南沿海地区有广泛的分布。软黏土地基上修建的交通隧道设施在长期交通循环荷载作用下往往会产生较大沉降,影响隧道的正常使用和运营安全性。近年来随着社会经济和工程技术的飞速发展,人们开始将视野投向海洋,建设海底隧道工程,改善区域之间的交通联系。海底隧道与一般陆地隧道不同,高水头、高孔压是海底隧道建设和运营过程中面临的一个重要因素。海底隧道一旦发生事故,其损失将不可估量。本文利用浙江大学5Hz空心圆柱扭剪仪(ZJU-HCA)模拟海底交通隧道下饱和软黏土受交通荷载作用,对杭州地区饱和软黏土进行了一系列总次数高达10000次的主应力轴连续旋转的循环加载试验及动载加载后不排水剪切试验,研究饱和软黏土经历长期循环荷载作用的力学特性,为海底隧道工程设计提供参考,本课题为国家自然科学基金重点项目《海底盾构隧道岩土工程设计理论与对策》子课题,本文主要完成了以下工作：1.探讨了ZJU-HCA模拟交通荷载作用时的可行性和局限性,提出了模拟加载方案。2.开展了一系列不同条件下高次数循环加载试验,从孔压、应变、模量三个方面对比研究不同条件下饱和软黏土动力特性的差异,试验中考虑的影响因素有：(1)针对海底隧道工程中的高水头、高孔压条件,着重研究了静孔隙水压力的影响；(2)针对海底隧道的排水问题,研究排水条件的影响；(3)针对交通荷载(车辆、列车等)的行驶速度,研究加载频率的影响；(4)针对海底土体的超固结性状(历史作用),研究超固结比的影响。发现以上四个因素对于软黏土动力特性都有显著影响,总结了试验结果中体现的规律性,根据研究结果,对研究和工程实践提出了一些建议。3.在Monismith提出的指数公式的基础上,结合动态加载试验结果,提出了综合考虑静孔隙水压力、加载频率、超固结比的预测交通荷载长期作用下饱和软黏土的沉降计算模型。4.对经历长期动载作用后的试样进行不排水剪切试验,并与未经历动载作用的试样的试验结果进行对比,研究经历动载作用后饱和软黏土应力-应变关系、强度等静力特性的变化情况,并与现有结果对比,发现动载结束时试样的应变和孔压在一定范围之内时,经历长期动载作用后试样的强度并未发生变化,而应力-应变关系发生明显变化,主要体现在刚度强化和强度发挥提前两方面,结合动载加载时试样的动力特性,发现试样经历长期动载作用后弹性变形特征加强,并试着从微观层面解释以上现象。动载加载过程中的试验条件(除荷载大小和方向)对于动载后试样的静力特性没有影响,研究高次数循环加载后土体的静力特性是有必要的。
【关键词】：海底交通隧道 饱和软黏土 主应力轴旋转 空心圆柱扭剪仪 静孔隙水压力 动力特性 静力特性 沉降计算
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.11;U459.5
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 研究现状及文献综述13-24
• 1.2.1 试验设备与手段13-14
• 1.2.2 循环荷载作用下软黏土的力学特性14-23
• 1.2.3 静孔隙水压力大小对土体力学特性的影响23-24
• 1.3 本文主要工作24-27
• 第2章 试验仪器、土样和动力加载方案27-44
• 2.1 前言27
• 2.2 试验仪器27-29
• 2.3 试验土样29-30
• 2.3.1 土样获取和制备29-30
• 2.3.2 土样的饱和及固结30
• 2.4 动力加载方案30-40
• 2.4.1 交通荷载作用下土体受力分析30-35
• 2.4.2 交通荷载的HCA模拟方案35-40
• 2.5 试验中发现的主要问题40-42
• 2.6 本章小结42-44
• 第3章 静孔隙水压力及排水条件对饱和软黏土动力特性的影响44-74
• 3.1 前言44
• 3.2 试验方案44-45
• 3.3 静孔隙压力的影响45-58
• 3.3.1 典型试验结果45-50
• 3.3.2 孔压规律50-52
• 3.3.3 累积应变52-57
• 3.3.4 模量变化57-58
• 3.4 排水条件的影响58-71
• 3.4.1 典型试验结果58-62
• 3.4.2 孔压规律62-63
• 3.4.3 累积应变63-67
• 3.4.4 模量变化67-70
• 3.4.5 与已有结果比对及结论70-71
• 3.5 本章小结71-74
• 第4章 频率和超固结对饱和软黏土动力特性的影响74-95
• 4.1 前言74
• 4.2 频率的影响74-82
• 4.2.1 试验方案74-75
• 4.2.2 孔压规律75-76
• 4.2.3 累积应变76-79
• 4.2.4 模量变化79-80
• 4.2.5 与已有结果比对及结论80-82
• 4.3 超固结的影响82-89
• 4.3.1 试验方案82
• 4.3.2 孔压规律82-84
• 4.3.3 累积应变84-87
• 4.3.4 模量变化87
• 4.3.5 与已有结果比对及结论87-89
• 4.4 综合考虑静孔隙水压力、频率、超固结比的长期变形计算89-93
• 4.5 本章小结93-95
• 第5章 长期交通荷载作用后饱和软黏土静力特性95-108
• 5.1 前言95
• 5.2 试验方案95-96
• 5.3 试验结果96-106
• 5.3.1 应力-应变关系96-101
• 5.3.2 强度变化101-104
• 5.3.3 与已有结果比对及结论104-106
• 5.4 本章小结106-108
• 第6章 结论与展望108-112
• 6.1 本文主要结论108-111
• 6.2 进一步研究建议111-112
• 参考文献112-121
• 附录 作者简历及相关科研成果121

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄东升,李瑶楠;土与结构相互作用时结构的动力特性[J];安徽建筑;2000年01期

2 刘子宏,方世乐;崖门大桥动力特性及抗风评估[J];广东公路交通;2000年S1期

3 王山山,马良筠;码头动力特性现场测试方法研究[J];实验力学;2002年02期

4 焦志钦;胡利平;韩大建;;温度对桥梁动力特性的影响研究[J];科学技术与工程;2010年31期

5 吴梅容;曾惠珍;孙颖;;中承式钢管混凝土拱桥动力特性有限元分析[J];福建建材;2011年07期

6 王凤安;周后志;;某桥梁结构动力特性数据处理方法[J];河南建材;2013年02期

7 蒲正源;;用波速法测定丹江口先锋沟土坝坝体材料的动力特性[J];人民长江;1983年06期

8 周政;;用分布质量分析内燃机连杆动力特性[J];海军工程学院学报;1985年04期

9 任保寿;文良漠;;秦岭电厂主厂房动力特性实测和分析[J];电力建设;1985年09期

10 郦能惠;灌浆对砂土动力特性的影响[J];岩土工程学报;1986年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 于德介;周先雁;朱之基;;一种桥梁结构动力特性修改逆问题求解方法[A];全国桥梁结构学术大会论文集（下册）[C];1992年

2 施养杭;;料石结构房屋动力特性的分析和研究[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1996年

3 安东亚;李承铭;;地震中结构损伤后动力特性分析方法研究[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年

4 赵考重;王莉;李安起;王巍巍;;底部两层框架砖房动力特性实测[A];第六届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1997年

5 高铭霖;夏樟华;宗周红;;五跨钢筋混凝土连拱桥的动力特性[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2006年

6 王莉;赵考重;张建阳;;动力特性测试在建筑物检测中的应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年

7 朱怀亮;梁思辉;罗仁安;;多重连接加固建筑结构的动力特性检测与识别[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2010年

8 陈兴冲;朱东生;贾军政;马国刚;刘涛;;雁盐黄河大桥动力特性及抗震分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年

9 张国莲;魏德敏;;太原理工大学科学楼动力特性有限元分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1998年

10 潘维霖;;浅析基于动力特性和神经网络的桥梁结构损伤检测[A];第十三届中国科协年会第19分会场-公路在综合交通运输体系中的地位和作用研讨会论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赵长军;大跨索桁桥初步设计研究[D];浙江大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王善恩;果园通用底盘动力特性试验研究[D];河北农业大学;2015年

2 吴治兴;北部湾地区吹沙型填海地块软土动力特性试验研究[D];广西大学;2015年

3 王力波;钢—混凝土组合梁桥施工阶段力学性能和温度场研究[D];北京工业大学;2015年

4 贺志刚;RC结构构件在地震损伤过程中动力特性变化规律研究[D];长沙理工大学;2014年

5 殷文添;旋转运动对绕扑翼流动特性影响的研究[D];北京理工大学;2016年

6 符锐;咸阳黄土动力特性及其损伤规律研究[D];吉林大学;2016年

7 李玉忠;温度对混凝土梁式桥动力特性演化规律的影响[D];北京交通大学;2016年

8 任子熊;重塑黄土动力特性试验研究[D];西安建筑科技大学;2016年

9 郝鑫;海底交通隧道下饱和软粘土动力特性试验研究[D];浙江大学;2016年

10 张孟雅;地铁循环荷载下冻融软土动力特性与微观结构试验研究[D];浙江大学;2016年

，

本文编号：1134279