双向振动作用下频率对黄土动力特性的影响研究

发布时间：2018-08-30 17:43

【摘要】：随着西部大开发工作的不断发展,越来越多涉及到岩土工程的建设项目落户到我国西部黄土地区。黄土地区的岩土工程项目常经受动力荷载的作用,如地震荷载、交通荷载和爆破荷载等。自然条件下,不同类型的动力荷载的频率存在差异。即使对于相同的动荷载类型,也会由于动荷载的激发情况存在差异,而造成频率值的不同。所以在自然条件下,黄土所承受的动荷载频率或高或低并不单一,有时甚至是不同频率的相互耦合。因此,研究频率对黄土动力特性的影响对工程安全性评估和工程抗震设计是具有积极意义的。目前大多数动力研究都利用单向激振模拟土样45?面上的应力来研究水平动剪应力的作用,并未考虑竖向地震力的影响作用。为了更加贴合实际情况,本文利用双向循环振动三轴仪,根据自然界动荷载振动频率普遍不同这一特性,对黄土进行不同频率条件下的双向振动试验,并分析研究相应条件下的黄土动力特性。根据试验结果,得出黄土动强度曲线(fd?lg~N关系曲线)、动强度参数、动剪切应力动剪切应变关系曲线(dd??~关系曲线)、动剪切模量动剪切应变关系曲线(ddG~?关系曲线)和初始动剪切模量。通过分析这些关系曲线和试验成果,得出不同外部因素对黄土动力特性的影响如下:(1)黄土fd?lg~N关系曲线通过分析动强度曲线,可看出固结围压、频率和侧向循环应力对黄土的动强度都有明显影响。固结围压越大,相同振次下黄土的动强度越大;侧向循环应力越大,黄土的动强度越小;振动频率越高,黄土动强度越大。(2)黄土动强度参数在其他条件相同的情况下,黄土的动强度参数(动摩擦角d?和动粘聚力dc)皆随振次的增加而减小。侧向循环应力对动摩擦角d?和动粘聚力dc有明显影响,侧向循环应力越大,动摩擦角d?和动粘聚力dc越小。频率对动摩擦角d?和动粘聚力dc有一定的影响。在相同的振次下,频率越高,动摩擦角d?和动粘聚力dc越大。(3)黄土dd??~关系曲线黄土的动剪切应力d?皆随着动剪切应变d?的增大而增大。固结围压对dd??~关系曲线有明显影响,固结围压越大,动剪切应力随着动剪切应变增加而增大的速度越快。在临近破坏的振动后期,频率对dd??~关系曲线有明显影响。频率越高,动剪切应力增大的速度越快。而在振动初期,频率对dd??~关系曲线几乎没有影响。(4)黄土ddG~?关系曲线在单向振动条件下,黄土的动剪切模量皆随着动剪切应变的增大而减小;而在双向振动条件下,动剪切模量先增大后减小。固结围压对黄土ddG~?关系曲线有明显影响。固结围压越大,对应相同动剪切应变的动剪切模量越大;在振动中后期,频率对ddG~?关系曲线才显示出一定的影响作用。频率越高,对应相同动剪切应变的动剪切模量越大。而在振动初期,频率对ddG~?关系曲线没有明显的影响作用。(5)黄土初始动剪切模量0G固结围压越大,黄土初始动剪切模量越大。频率对黄土初始动剪切模量的影响规律存在拐点,拐点为1Hz。当频率小于1Hz时,黄土的初始动剪切模量随着频率的升高而减小;当频率大于1Hz时,频率的增大会导致初始动剪切模量的增大。
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【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】：2015
【分类号】：TU444;TU411.8

【参考文献】