低频循环荷载下饱和软土的动力特性研究

发布时间：2017-04-12 16:02

  本文关键词：低频循环荷载下饱和软土的动力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国地铁、高速公路在东南沿海地区的大量修建,软土路基的变形和稳定性问题异常突出,掌握软黏土在交通荷载作用下的动力特性是这类工程科学合理设计与施工的前提条件。本文在前人研究的基础上,利用SPAX-2000(改进型)静动真三轴测试系统对深圳近海的淤泥质软黏土进行低频循环荷载试验,研究了不同振动频率(0.1Hz、0.25Hz.0.5Hz、1Hz)、不同循环应力(20kPa、50kPa、65kPa)与不同固结条件(σ1'=σ2'=σ3'=200kPa、σ1'=σ2'=225kPa和σ3'=200kPa、σ1'=σ2'=250kPa和σ3'=200kPa)作用下淤泥的动力特性,主要研究内容及取得的成果如下：1.加载频率的影响规律研究。加载频率对软黏土的孔压、累积塑性应变和应力-应变滞回圈的发展有关键影响,但对动弹性模量影响很小。在相同的循环应力幅值和固结应力下,随着加载频率的增大,孔压和累积塑性应变随之减小；振动频率0.5Hz对应的累积孔压和累积塑性应变分别比O.1Hz的最大可减小57%和77%。2.循环应力幅值的影响规律研究。循环应力幅值是影响软黏土孔压、累积塑性应变和应力-应变滞回圈的关键因素,但对动弹性模量影响很小。在相同加载频率和固结应力下,随着循环应力幅值增大,孔压和累积塑性应变随之增大；当荷载幅值增大150%(由20kPa增大至50kPa),对于的孔压和累积塑性应变最大可增大233%和103%。3.固结方式的影响规律研究。固结方式对提高软黏土动弹性模量有关键影响,但对孔压和累积塑性应变的发展影响不大。在相同加载频率和循环应力幅值下,眈'≠63'的偏压固结比等压固结的弹性模量高出316%；当晚'增大12.5%(由200kPa增大至225kPa),孔压和累积塑性应变最大只减小16%和24.5%。4.循环荷载后土体的不排水抗剪强度发生改变,其中在低循环荷载20kPa,频率大于0.5Hz时,土体发生硬化,其余情况(50kPa和65kPa)均发生软化,抗剪强度衰减最大值达41%；同时土的微观结构由片状、大颗粒转变为团絮状。5.建立了软黏土的动力特性指标和荷载参数的经验关系。(1)孔隙水压力-振动次数N的经验关系式：u*=A+BlnN+C(1nN)2+D(1nN)3(2)累积塑性应变-加载频率、循环应力幅值的饱和淤泥质黏土的关系：(3)动弹性模量与固结比Kc的关系式：Ed=)A+Kc*B)εd(C+Kc*D)
【关键词】：循环荷载 淤泥质软黏土 动孔压 累积塑性应变 滞回圈 动弹性模量 抗剪强度 微观结构
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.16;TU447
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-27
• 1.1 引言14-15
• 1.2 交通荷载的特点15-16
• 1.3 国内外研究现状16-25
• 1.3.1 循环荷载下软黏土动力特性影响因素16-17
• 1.3.2 循环荷载下软黏土动力特性的试验研究17-22
• 1.3.3 循环荷载下软黏土动力特性的理论研究22-25
• 1.4 本文研究主要内容25-27
• 第二章 试验方案设计及分析27-39
• 2.1 引言27
• 2.2 常见的循环荷载分析27-29
• 2.3 淤泥质软黏土的物理力学指标29-30
• 2.4 仪器介绍30-32
• 2.4.1 系统组成30-31
• 2.4.2 系统功能31-32
• 2.4.3 系统参数32
• 2.5 试验方案32-34
• 2.6 试验步骤34-36
• 2.6.1 试样制备34
• 2.6.2 抽真空饱和和反压饱和34-36
• 2.6.3 固结排水36
• 2.6.4 施加循环荷载36
• 2.7 试验结果误差分析36-38
• 2.7.1 橡胶膜的影响37
• 2.7.2 孔压滞后现象37-38
• 2.7.3 物理扰动38
• 2.8 本章小结38-39
• 第三章 低频循环荷载下软黏土孔隙水压力变化规律研究39-59
• 3.1 引言39
• 3.2 孔压模型的归纳总结39-41
• 3.3 试验结果分析41-56
• 3.3.1 超孔隙水压力变化规律分析41-56
• 3.3.1.1 不同加载频率下孔压的变化规律分析42-47
• 3.3.1.2 不同循环荷载下孔压的变化规律分析47-52
• 3.3.1.3 不同固结应力下孔压的变化规律分析52-56
• 3.4 低频循环荷载下的孔压发展模型56-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 低频循环荷载下软黏土变形特性研究59-112
• 4.1 引言59
• 4.2 室内动三轴试验59
• 4.3 累积塑性应变增长特性研究59-80
• 4.3.1 模型归纳及总结60-61
• 4.3.2 试验结果分析61-75
• 4.3.2.1 不同加载频率下软黏土累积塑性应变变化特征61-66
• 4.3.2.2 不同应力幅值下软黏土累积塑性应变变化特征66-70
• 4.3.2.3 不同固结应力下软黏土累积塑性应变变化特征70-75
• 4.3.3 低频循环荷载下的累积塑性应变发展模型75-80
• 4.4 软黏土应力-应变滞回圈形态特征研究80-93
• 4.4.1 破坏型曲线滞回圈的演变80-84
• 4.4.2 渐稳型滞回圈的演变84-86
• 4.4.3 直线型滞回圈的演变86-89
• 4.4.4 滞回圈演化规律对比89
• 4.4.5 滞回圈的影响因素分析89-93
• 4.5 动弹性模量研究93-110
• 4.5.1 模型归纳及总结94
• 4.5.2 试验结果分析94-105
• 4.5.2.1 不同加载频率下动弹性模量变化规律分析94-98
• 4.5.2.2 不同应力幅值下动弹性模量变化规律分析98-102
• 4.5.2.3 不同固结应力下动弹性模量变化规律分析102-105
• 4.5.3 低频循环荷载下的动弹性模量发展模型105-110
• 4.6 本章小结110-112
• 第五章 低频循环荷载下软黏土强度特性及微观结构变化研究112-123
• 5.1 引言112
• 5.2 不排水抗剪强度分析112-120
• 5.2.1 加载频率对抗剪强度的影响113-115
• 5.2.2 应力幅值对抗剪强度的影响115-118
• 5.2.3 固结应力对抗剪强度的影响118-120
• 5.3 利用SEM图像观察循环荷载作用前后土样的结构变化120-122
• 5.4 本章小结122-123
• 结论与展望123-126
• 参考文献126-132
• 攻读学位期间发表的论文132-134
• 致谢134

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