各向异性固结饱和软粘土动力特性研究

摘要

地震是一种严重的自然灾害,特别是软土场地,因为对地震动的放大作用显著,造成的危害更大.而在我国沿海地区及部分内陆城市广泛分布着深厚软粘土层,因此,研究这些软土层的地震反应具有十分重要的意义.但是,动荷载作用下,土体的行为十分复杂.因而,在地震反应分析中,如何确定实用的土体应力-应变关系又成为问题的核心. 本文首先在前人研究的基础上,针对实际工程中软粘土存在的各向异性,采用英国GDS公司研制生产的高精度动静三轴试验设备进行应力控制的循环三轴试验,研究分析了初始静偏应力、循环应力比、加荷周数、频率及超固结比对循环荷载作用下杭州地区饱和软粘土的应变和孔压的影响. 其次,本文根据试验结果,提出了杭州地区饱和软粘土在循环荷载作用下的应变软化模型和应变累积模型,并确定了参数.然后将其引入Iwan模型中,结合Masing准则对软粘土的动应力一应变关系进行描述.通过计算结果和试验数据的对比分析表明,此模型能正确反映土体的循环特性. 最后,本文基于一维非线性波传播的原理,采用修正的Iwan模型模拟每一层土的动应力-应变特性,并结合显式有限差分法数值求解,自编计算程序对地震的速度(加速度)时程以及反应谱进行对比分析,得出了一些有益的结论.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2研究现状

1.2.1循环荷载作用下饱和软粘土动力特性

1.2.2饱和土体动力本构模型

1.3本文的主要研究内容

第二章饱和软粘土特性的试验研究

2.1引言

2.2试验方案

2.2.1试验仪器

2.2.2试样准备

2.2.3试验内容

2.2.4试验步骤

2.3试验结果及分析

2.3.1循环应力比的影响

2.3.2静偏压比的影响

2.3.3加载频率的影响

2.3.4超固结比的影响

2.4本章小结

第三章动力本构模型的建立及参数确定

3.1引言

3.2软化模型的建立及参数确定

3.2.1软化特性分析

3.2.2软化模型的建立及参数确定

3.3应变累积模型的建立及参数确定

3.3.1残余应变变化规律分析

3.3.2残余应变模型的建立及参数确定

3.4动应力—应变关系：Masing准则

3.5新本构模型的建立及参数确定

3.5.1 Iwan串联模型

3.5.2修正的Iwan串联模型

3.5.3模型参数的确定

3.6循环荷载作用下的模型计算与实测结果的比较

3.7本章小结

第四章新本构模型在地震反应分析中的应用

4.1引言

4.2计算模型及边界条件

4.3积分方法

4.4求解步骤

4.5算例分析

4.6本章小结

第五章结论与建议

5.1主要结论

5.2进一步研究的建议

参考文献

致 谢