振动频率和成样方法对饱和中砂动力特性的影响

摘要

饱和砂土液化特性一直是岩土工程界广为关注的问题。动三轴试验中试样制备相对容易、试验设备具有普遍性，因此，动三轴试验依然是研究饱和砂土液化特性的有效试验手段。影响饱和土体液化特性的因素有很多，包括土体本身的特性：土的类型、密度、结构、级配、透水性等，以及初始应力状态、动力荷载的特性：振动荷载幅值大小、振动频率等。 本论文采用“土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪”针对相对密实度Dr为28％和70％的饱和中砂，在固结比Kc为1.0、1.5，围压为100、200、300kPa条件下，振动频率f分别为0.05、0.1、1.0Hz进行了一系列的动三轴试验，着重探讨了振动频率对饱和中砂动强度、峰值动孔压、峰值动应变以及动强度指标等的影响。试验结果表明：饱和中砂动强度随振动频率增大而增大；给定荷载幅值，达到同一水平的峰值动孔压及动应变，频率越大所需要的振次越多；动强度指标(φ)值随振动频率的增大也有所增大。 试样制备是室内试验的关键环节，成样方法的不同会导致试样内部土粒排列结构的不同，从而引起试样力学性质的差异。本文采用干装模外敲击振密法和湿装夯实法制备试样，针对相对密实度Dr分别为28％、50％和70％的饱和中砂，在围压为100kPa均压固结条件下，振动频率为0.1Hz进行了动强度试验；以及相对密实度Dr为28％的饱和松砂在围压分别为100、200、300kPa的均压固结条件下，振动频率为0.1Hz进行了动模量、阻尼比试验。探讨了试样制备方法对动强度特性和动模量与阻尼比特性的影响。试验结果表明：干装法试样的饱和中砂动强度以及动模量均大于湿装法的结果；而不同的试样制备方法对阻尼比基本没有影响。 实验室常用的试样饱和方法即使是效果比较好的真空饱和法，有时也不能使试样饱和度超过95％，因此，在这种情况下就会利用反压进行饱和。虽然施加反压对试样的饱和度有一定的提高，但是否会影响到试样本身的动力特性？本文针对相对密实度Dr分别为28％、50％和70％的中砂以及Dr为70％的标准砂在围压为100kPa的均压固结条件下，振动频率为0.1Hz进行了施加反压和不施加反压的动三轴试验，试验结果表明：施加反压可以有效地提高试样的饱和度，而对试样的动力特性几乎没有影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1本文的研究意义

1.2国内外研究概况及发展动态

1.2.1振动频率对饱和土动力特性的影响

1.2.2不同成样方法对饱和土体的影响

1.2.3施加反压对饱和土体动力特性的影响

1.3本文研究的内容

2试验设备与试验方法

2.1概述

2.2试验设备简介

2.2.1仪器的性能

2.2.2技术参数指标

2.2.3试验设备图及加荷系统立面图

2.3试样及其制备

2.3.1试验砂料及试样尺寸

2.3.2试样的制备与饱和

2.3.3试验量测系统的选择

2.4循环轴向三轴试验动荷载的施加

2.5试验内容

3振动频率对饱和中砂动力特性的影响

3.1概述

3.2试验方法及试验方案

3.3试验结果及分析

3.3.1应力、应变及孔压时程曲线

3.3.2振动频率对饱和中砂液化强度的影响

3.3.3液化强度与时间的关系

3.3.4振动频率对饱和中砂循环峰值孔压的影响

3.3.5饱和中砂在不同振动频率条件下动峰值孔压与时间的关系

3.3.6振动频率对饱和中砂循环峰值应变的影响

3.3.7饱和中砂在不同振动频率条件下循环峰值应变与时间的关系

3.4结论

4不同成样方法对饱和中砂动力特性的影响

4.1概述

4.2试验方法及试验方案

4.3试验结果及分析

4.3.1应力应变以及孔压时程曲线

4.3.2成样方法对饱和中砂抗液化强度的影响

4.3.3成样方法对饱和中砂峰值应变和峰值孔压的影响

4.3.4成样方法对饱和中砂动模量和阻尼比的影响

4.4结论

5反压对饱和砂土动力特性的影响

5.1概述

5.2试验方法及试验方案

5.3试验结果及分析

5.3.1应力应变孔压时程曲线

5.3.2反压对饱和砂土动强度的影响

5.3.3反压对饱和砂土峰值孔压的影响

5.4结论

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢