随机荷载作用下饱和松砂动力特性的研究

发布时间：2019-11-28 17:50

【摘要】：波浪荷载是海岸工程、海洋工程和船舶的主要动力荷载,影响海床和海洋地基的承载能力和动力稳定性,是砂质海床液化的重要诱因,在港口、石油平台和海底管线的设计中起控制作用。而波浪荷载本质上是一种随机荷载,对波浪的精确描述离不开随机波的特性,开展随机荷载作用下动力试验和数值模拟的研究及其重要。基于广义Biot固结理论,建立多孔介质二维有限元弹性海床模型,采用线性波浪叠加法,组合空间函数和时间函数施加规则波浪及随机波浪动荷载,初步探讨土体应力性质沿海床深度的变化特点。计算结果表明,海床的应力性质在随机波浪和规则波浪作用下沿深度的变化趋势大致相同,幅值略有差异,一定深度下趋于平稳,与海床表面的对应数值有比例关系。此波浪序列可用于动力试验中研究海床内部的动力特性。采用平均JONSWAP谱形成随机加载序列,应用CKC多功能应力路径三轴仪在不同围压下,分别对饱和松砂试样施加随机荷载和相应的代表波荷载,探讨不同加载方式下砂土中孔隙水压力和应变的差异,并通过正序和逆序随机加载研究随机荷载波形对砂土动力特性的影响。试验结果表明,砂土在随机荷载作用下,孔隙水压力和轴向应变的变化模式与代表波加载时不同。代表波荷载作用下,孔压呈线性累积增长；随机荷载作用下,孔压呈不规则增长,同时出现明显的平台段。当荷载幅值低于应力门槛值时,海洋土基本处于弹性状态,基本不产生孔隙水压力的累积。随机荷载作用下试样达到液化的时间明显减少,随机波正序和逆序加载对于砂土动力响应的影响不大。利用基于广义塑性理论的本构模型,计算正弦荷载和随机荷载作用下模型的响应。对比计算结果与试验数据,发现模拟曲线与试验曲线拟合得很好,破坏时间相同,变化模式基本一致。正弦荷载作用下孔隙水压力振荡均匀上升,随机荷载作用下孔隙水压力不均匀增长,幅值较大的波是造成孔隙水压力上升的主要原因。两种加载模式下竖向应变很小。
【图文】：

三轴仪,应力路径,多功能,三轴

ＣＫＣ三轴仪能进行多种试验。主要包括：逡逑１）固结试验（均等固结、固结、等比例固结）；逡逑２）三轴拉伸与三轴压缩试验；逡逑３）三轴循环荷载试验；逡逑４）三轴动力试验；逡逑５）等Ｐ循环剪切试验；逡逑６）螺变试验；逡逑７）任意应力路径试验。逡逑３．２．２设备组成及工作原理逡逑系统为双重加荷装置，设备的最大激振频率２Ｈｚ，可以同时控制轴向力Ｏｊ和侧向压逡逑力（Ｔ”邋ＣＫＣ三轴仪通过计算机程序发出的加载速率、加载幅度等电信号指令作用于电逡逑子－气动传感器，控制气动放大器施加荷载，工作原理如图３．３所示。逡逑

试样,橡皮膜,围压,底座

随机荷载作用下饱和松砂动力特性的研究、固定钢环及三瓣饱和器。由上至下轻轻让承模筒包裹试样，豫皮球，使试样与橡皮膜紧密接触。逡逑均匀涂抹在围压室底座和顶座的侧边缘上，防止漏气，使橡皮承模筒移至围压室底座，，翻回反套的橡皮膜部分并用皮筋扎６所示。逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU435

【参考文献】