循环荷载作用下软土动力特性试验研究

为研究循环荷载作用引起的软土动力特性变化及由此导致的地基承载力不足等问题,以营口软土为研究对象,通过动三轴试验,研究了动应力幅值、固结围压、固结比、振动频率和振动次数对软土动力特性的影响.试验结果表明:营口软土具有明显的结构性,其动应变-振动次数(εd-lg N)曲线和动骨干曲线存在明显的应变转折点,超过此应变转折点后,土体变形迅速增加;动强度随固结围压的增加而增大,固结比和振动频率对软土动强度的影响却并非简单的一致增大或减小;动弹性模量随固结围压、固结比和振动频率的增加而增大,而动阻尼比则随着固结围压和固结比的增加而减小,随振动频率的增加而增大.     

灰土改良土动力变形特性试验研究

通过动三轴试验,研究了灰土改良土在动荷载作用下的变形特性,以及围压、掺灰比及龄期对动弹性模量的影响。研究表明:灰土改良土的动变形与动应力水平及动荷次数相关;其临界动应力随围压及掺灰比的增加而增加;最大动弹性模量随围压、掺灰比及龄期的增长而增长;Ed/Edmax与动应变εd关系曲线具有良好的归一性。     

风积沙的压实特性与循环荷载下变形性状的试验研究

在对风积沙压实特性进行分析的基础上，探讨了含水量对风积沙压实影响的机理。通过动三轴试验，得到了影响循环荷载下风积沙变形特性的主要因素为压实含水量、循环应力比和围压。     

双向循环荷载作用下的膨胀土动力特性试验研究

以荆门重塑弱膨胀土为研究对象,结合铁路路基实际受力状态,考虑围压、径向动应力幅值、含水量与振动次数等因素对土体动力特性的影响,开展同相双向循环动三轴试验。试验结果表明:双向循环荷载作用下,土体的动应力-应变曲线呈双曲线型,其动应变则随径向动应力的增加而减小;不同初始含水率膨胀土的动弹模量随围压增加而增大,受含水率的影响较大,随振动次数的增加呈衰减趋势并最终趋于一稳定值;且随着径向动应力水平的提高,动弹模量的衰减幅度呈显著增大特征;土体的阻尼比则随径向动应力的增加而增大,随含水量的降低而减小,随围压的增加而减小。     

干湿循环和荷载作用下粗粒土动力特性试验研究

通过室内大型动三轴试验分析动应力幅值、荷载频率、干湿循环次数等对粗粒土填料动力特性的影响,根据动应力-动应变变化关系分析粗粒土的动力特性。结果表明,粗粒土试样在相同动应力幅值和围压条件下,荷载频率不同导致动应力-应变形成的滞回圈曲线存在差异;在循环荷载作用下,试样表现为应变软化型和应变硬化型两种状态;随着干湿循环次数的增加,试样的动应力水平逐渐衰减,特别是在前2次干湿循环中水平动应力衰减程度最大,随后逐渐趋于稳定;干湿循环和荷载作用均会对试样的阻尼比λ和最大动弹模量Edmax产生影响,其中对阻尼比λ的影响程度较小。     

煤渣改良土的阻尼比影响因素试验研究

为研究循环荷载给煤渣改良土阻尼比带来的影响,利用GDS动态三轴测试系统对不同围压及频率下的煤渣改良土进行了动三轴试验,获得了煤渣掺量、围压及频率对改良土阻尼比的影响规律。根据影响形式的不同,借助修正的Hardin-Drnevich模型建立了阻尼比的增长模型,并确定了模型中各参数的物理意义。试验结果表明:随着荷载作用次数的增加,各组改良土试样的滞回曲线均逐渐由开口型向闭合型过度,滞回曲线所围成的面积也逐渐减小;改良土滞回曲线所围成的面积随煤渣掺量的增加而逐渐增加,曲线的不闭合程度逐渐增大;当煤渣掺量及加载频率一定时,随着围压的增大,滞回曲线所围成的面积逐渐减小;当煤渣掺量与围压一定时,随频率的增加,改良土滞回曲线围成的面积逐渐减小,低频的作用较为明显;随着动应变的增大,改良土的阻尼比也逐渐增大,其增长速率出现先增大后减小的变化规律;煤渣掺量及围压是最大阻尼比的主要影响因素,随着煤渣掺量的增加,改良土的阻尼比逐渐增大,而围压的影响与之相反;频率主要影响阻尼比的增加速率且低频的影响较为突出。借助修正的Hardin-Drnevich模型所建立的阻尼比增长模型能够较好地反映阻尼比在加载过程中的变化趋势,具有较高的精度,可以为类似工程提供参考。     

察尔汗盐湖地区过盐渍土动剪切模量与阻尼比试验研究

针对交通循环荷载作用下过盐渍土动剪切模量和阻尼比的研究尚显不足的情况,基于GDS双向动态三轴伺服系统,对察尔汗盐湖地区过盐渍土动剪切模量和阻尼比的影响因素进行研究。研究结果表明:(1)动剪切模量随着动应变的增加而减小,加载初期减小速率较快,后期减小速率逐渐趋于平稳;(2)动剪切模量随着围压、冻融循环次数、振动频率的增加而增加,且增大幅值随动应变的增大逐渐减小;(3)阻尼比随着动应变的增加而减小,减小速度先快后慢,在动应变较小时曲线较陡,而超过某一动应变后,曲线逐渐平缓;(4)在较小动应变时,围压、振动频率对过盐渍土阻尼比的影响并不显著,在较大动应变作用下阻尼比随着围压和振动频率的增加而逐渐减小,但随冻融循环次数变化的规律不明显。     

砂岩多级循环荷载损伤耗能特征试验研究

为研究动荷载频率、荷载水平和围压对砂岩的损伤耗能特征的影响,用电液伺服岩石三轴试验机TAW—2000对较软白砂岩和硬质红砂岩进行围压0.5MPa和1MPa,频率0.2Hz、0.5Hz、1、2Hz,加卸载波型为余弦波的多级循环荷载试验。试验结果表明:围压和频率对砂岩动荷载能耗特征影响不明显;荷载水平是决定滞回圈面积、动弹性模量和能耗比的主要因素,两种砂岩的滞回圈面积均随着轴向荷载增加而增加;当轴向应变达到最大轴向应变的0.8倍时,砂岩由应变硬化转向应变软化。两种砂岩的能耗比随轴向荷载的增加呈"U"型变化。     

风积沙路堤地震动荷载作用下动力响应及其频谱特性分析

为了研究风积沙路堤在地震动荷载下的动力响应及其频谱特性,设计和制作了模型路堤并进行振动台试验,借助在模型路堤中预先埋设的加速度传感器测得的数据,进行风积沙路堤的地震动力响应分析。研究结果发现路堤的滤波作用较为显著,先期震动强度和次数对风积沙路堤的动力响应特性有规律性的影响,另外随着加载的动荷载强度的增大,风积沙路堤对输入地震波的加速度放大倍数呈非线性的减小。得出结论:风积沙路堤的阻尼比、自震频率、动模量等参数在动荷载作用下呈现出规律性的变化,而这也是风积沙路堤的动力响应呈现规律性变化的原因。     

循环荷载下偏压固结饱和粉土刚度软化规律研究

以研究饱和粉土在循环荷载下长期变形和刚度软化为目的,通过GDS动三轴试验仪开展了一系列不同动应力比和不同固结应力影响下的偏压固结试验,分析了饱和粉土的动应力～应变曲线的变化趋势,揭示了累积孔压、累积应变与循环次数的关系。试验结果表明:刚度软化、累积应变、累积孔压均与动应力比、固结应力、循环次数有关,随着循环次数、动应力比、固结应力的增加,刚度软化加剧,累积孔压、累积应变增大。建立了刚度软化模型,通过对试验数据进行拟合分析发现,软化系数与累积孔压、累积应变呈指数关系,且累积孔压的关系更加显著。该模型参数少,易获取,易嵌入本构模型中,应用方便。     

交通荷载作用下淤泥质黏土不排水剪切强度特性研究

动荷载加载时软土会产生超静孔隙水压力，使有效应力逐渐降低，引起软土不排水强度衰减。为了研究软土在动荷载作用下随振动次数变化的强度软化规律，建立一个考虑振动频率因素的动孔压-振动次数关系计算公式，进行试验验证分析，并将该公式引入基于临界土力学理论的动荷载作用下不排水抗剪强度计算公式中，从机理上分析不排水抗剪强度随振动次数变化关系曲线的发展规律，与试验结果进行对比验证。结果表明:改进的孔压-振动次数关系计算公式能考虑振动频率的影响，在10 000振动次数下u/σ’3为0.45~0.65。建立的半经验不排水抗剪强度-振动次数关系计算公式能预测不同振动频率下，任意振动次数的不排水强度值，振动次数为10 000时不排水抗剪强度衰减到25%~80%。     

基于干湿循环与三维条件下污泥固化土邓肯-张模型研究

为研究城市污泥固化土作为路基填料时其在复杂应力状态下的力学特性，通过GCTS真三轴试验仪对城市污泥固化土进行不固结不排水试验，探讨其在不同干湿循环次数和中主应力比条件下的应力-应变特性和抗剪强度指标变化规律，并在三维条件下对邓肯-张模型进行了双重修正。研究结果表明：当干湿循环次数和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着中主应力比的增大而增大；当中主应力比和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着干湿循环次数的增加而降低，且干湿循环次数为3时降幅最大，干湿循环次数大于5之后土体结构屈服应力降幅较小；此外，对比污泥固化土的真三轴试验曲线与邓肯-张模型预测曲线，发现理论曲线与试验曲线存在一定差异，而通过考虑中主应力比、干湿循环次数和中、小主应力差作用的影响对污泥固化土邓肯-张模型进行2次修正，使得到的邓肯-张模型预测曲线与真三轴试验曲线基本一致，该预测曲线可准确反映污泥固化土的真实受力状态，可为其在路基工程中的应用、施工提供理论指导和预测分析。     

武广客运专线红粘土动力特性试验研究

通过对武广客运专线咸宁、泉口工点石灰岩类红粘土进行的大量动三轴试验,得到了不同试验条件下红粘土的Ed-εd曲线、τd-lgNf曲线与动强度指标。探讨了围压、固结比、振次、土性等对红粘土动力特性参数(动强度、动强度指标、动模量等)的影响,并给出相应的影响曲线。验证了红粘土动本构关系仍可用R.L.Kondner双曲线模型进行描述。     

煤渣改良土路基的动弹性模量及临界动应力试验研究

为研究煤渣改良土作为路基填料在中低围压下的动力特性,以煤渣改良土作为研究对象,利用GDS动态三轴试验系统对不同围压及不同频率下煤渣改良土的动弹性模量以及临界动应力进行了室内试验研究。分析了不同围压及不同加载频率对煤渣改良土动弹性模量的影响,并据此建立了动弹性模量的衰减模型。根据临界动应力的不确定性,利用结构元方法,建立了煤渣改良土临界动应力的模糊线性回归模型。试验结果表明,煤渣改良土的动弹性模量随着加载次数的增加呈负指数关系下降;动弹性模量随围压的增加而逐渐增加,二者大致呈线性关系;动弹性模量随频率的增大而逐渐减小,当加载频率大于3 Hz后动弹性模量的下降速率有所减缓。所建立的衰减模型能够较好地反映出频率及围压对动弹性模量带来的影响。煤渣改良土的临界动应力与加载的频率呈负相关关系,低频的荷载对临界动应力的影响较大;临界动应力与围压之间表现出正相关关系。利用结构元方法所构建的模糊线性回归模型能够较好地反映临界动应力与频率及围压之间的关系,模型精度较高,可以为道路工程中的建设及其临界动应力的确定提供参考。     

冻融循环对不同塑性路基土剪切强度的影响研究

为了研究冻融循环对不同塑性路基土剪切强度的影响,通过室内三轴试验和冻融循环试验对3种塑性指数的土样进行了研究。结果得到:当冻融循环次数增加时,剪切强度随着塑性指标的增加而有所增大;当塑性指数相同时,剪切强度随冻融次数增加与围压增加改变各不相同,与冻融循环次数成反比,与围压成正比。并且冻融循环6~7次后,3种塑性指数土样的剪切强度的变化均会趋于平缓。     

砂泥岩混填力学特性试验分析

砂泥岩混合料是砂岩颗粒和泥岩颗粒按一定比例混合的一种常见的填筑土体,因其取材方便而经常被用于水库、路堤、基坑开挖、渠道等实际工程中。本文通过GDS三轴试验系统,对砂泥岩混合土体在不同的砂泥岩颗粒比例、干密度和含水率情况下的强度和变形特性进行了分析。结果表明：低围压时,砂泥岩混合料应力-应变关系曲线表现为应变软化型,随着围压的增加曲线表现为应变硬化型;含水率对砂泥岩混合料应力-应变关系曲线的形态影响不大,偏应力峰值强度随着含水率的增大先增加后减小;干密度较小时,砂泥岩混合料应力-应变曲线表现为应变硬化型,随着干密度的增加,应力-应变曲线形态向应变软化型转变;砂泥岩混合料抗剪强度参数均随干密度的增加而增大;土体抗剪强度参数随砂岩颗粒含量的增加而增加。     

岛礁吹填珊瑚砂不排水单调和循环剪切特性试验

南海岛礁工程设施在长期服役过程中可能面临地震和强烈波浪侵袭的风险，了解珊瑚砂的动力特性对于评价岛礁设施在地震作用下的稳定性至关重要。通过对南海某岛礁饱和珊瑚砂开展不排水单调和循环剪切试验，研究了密度和有效围压对珊瑚砂单调剪切应力-应变关系和有效应力路径的影响，揭示了密度、有效围压以及循环应力比对珊瑚砂抗液化强度、动孔隙水压上升和轴向变形的发展规律。试验结果表明：中密和密实珊瑚砂不排水单调剪切试验在50～400 kPa围压范围内都表现出应变硬化现象；珊瑚砂抗液化强度曲线伴随相对密度的增加而提升，伴随有效围压的增大而降低；相同试验条件下，循环荷载作用下珊瑚砂试样的颗粒破碎量小于单调加载。基于多组不同工况下不排水单调和循环三轴试验结果，建立了珊瑚砂不排水相变点正规化静力抗剪强度和液化抵抗强度的关联表达式，该关联表达式的建立对于珊瑚砂抗液化强度的预测有较好的参考作用。     

孟加拉地区典型砂土抗液化特性动三轴试验研究

依托孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线项目，对孟加拉地区典型砂土开展一系列动三轴试验，侧重研究砂土相对密度、围压和循环动应力比CSR对孟加拉砂液化特性的影响。结果表明：孟加拉砂的孔压发展曲线符合A型曲线，且参数β随围压增大而减小；双幅应变曲线符合Monismith幂函数模型，且围压越大，参数A越小；孟加拉砂的动强度与相对密实度和围压呈正相关，强度小于厦门标准砂；相同条件下，孟加拉砂比厦门标准砂更易液化。     

荷载与干湿循环作用下预崩解炭质泥岩抗剪强度及渗透特性

为研究预崩解炭质泥岩抗剪强度、渗透系数与竖向荷载及干湿循环的关系,研发一套可施加竖向荷载的岩土干湿循环试验装置,分别利用直剪仪、渗透仪开展预崩解炭质泥岩干湿循环后抗剪强度及渗透试验研究。结果表明:预崩解炭质泥岩的抗剪强度与法向应力呈正相关关系,随竖向荷载、循环时间的增加而增大,随循环次数的增加而降低,且抗剪强度的变化主要是由于颗粒间黏聚力的变化。渗透系数与竖向荷载及干湿循环时间呈负相关关系,而随循环次数的增加呈正相关关系,拟合预崩解炭质泥岩抗剪强度与渗透系数的幂函数关系模型,可为预崩解炭质泥岩抗剪强度、渗透特性及路堤稳定性研究提供理论依据。     

废旧橡胶轮胎颗粒-水泥改性强膨胀土的长期路用性能研究

为研究废旧橡胶轮胎(WRT)颗粒联合水泥改性强膨胀土作为路基填料的长期力学性能，采用不同掺量(3%、6%)的WRT颗粒联合水泥(3%),对广西宁明强膨胀土进行改性处理。对改性前后的试样开展扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等微观试验，对经历干湿循环作用后的改性膨胀土试样开展动、静三轴等宏观试验，测定其动回弹模量M_R及固结不排水抗剪强度，着重研究了干湿循环次数和WRT颗粒掺量对改性后强膨胀土路用力学特性的影响。结果表明：(1)改性膨胀土由于水泥的水化反应产生颗粒团聚作用，加之WRT颗粒的掺入，使其大孔隙增加，结构密实度降低；(2)WRT颗粒掺量一定时，随着干湿循环次数的增加，改性膨胀土的动回弹模量M_R表现出先增大后大幅减小的特点，其剪切破坏形态由塑性破坏向脆性破坏转变，应力～应变曲线由应变硬化型逐渐转化为应变软化型，抗剪强度有所增大；(3)M_R随着WRT颗粒掺量的增加而降低，但随围压σ_c的增加而增大，抗剪强度随WRT颗粒掺量的增加而下降。