靜、動荷載作用下飽和粘土變形和強度的單剪試驗研究.pdf

1、深海平臺建立的首要工作是對施工區(qū)進行詳細的工程勘查，為海工結構物設計和能源開發(fā)提供參考依據，因此，研究 k0固結下海相沉積軟粘土的動力響應特征，是十分必要的。單剪試驗為 k0固結狀態(tài)，能更好地模擬真實場地的應力狀態(tài)，試樣尺寸較小，試驗用土較少，適用于取樣困難的海相沉積飽和軟粘土，本文運用動單剪儀，探討了海相飽和軟粘土的單剪強度及單剪動力變形特性。
　　首先，詳細介紹了GDS循環(huán)單剪儀的系統(tǒng)組成，分析了單剪試驗為等體積排水試驗的原因

2、。然后，運用ABAQUS軟件建立了單剪試驗土體的3D模型，根據模擬試驗數據確定了單剪試驗的應力狀態(tài)。介紹了SHANSEP試驗方法，并確定該方法適用于南海飽和軟粘土。
　　對南海飽和軟粘土進行了不同靜應力比（靜應力比分別為0，0.25，0.5，0.75），不同動應力比的應力控制循環(huán)單剪試驗，研究了不同應力水平下海相飽和軟粘土的單剪強度特征。結果表明：無靜應力時，循環(huán)應變存在拐點，可將拐點值作為破壞標準，同時，動應力比存在閾值，當動應

3、力比小于閾值時，土體不會發(fā)生破壞；有靜應力時，應變向有初始應變一側累積，且無論是增加靜應力比還是動應力比，都會引起應變累積加快，破壞振次減小，相對而言，動應力比對應變累積和破壞振次變化的影響更顯著。此外，給出了破壞振次為1000次的強度包絡線，提供了安全的靜、動應力比組合方式。
　　采用應變控制的循環(huán)單剪試驗，通過分析軟化指數和軟化參數的變化規(guī)律，探討了循環(huán)振次、剪應變幅值、豎向固結壓力、超固結比以及振動頻率對飽和軟粘土軟化特性的

4、影響，同時，探索了單剪動剪切模量和阻尼比的變化規(guī)律。研究結果表明：存在一個剪切應變閾值3.2×10-3，當剪應變幅值小于3.2×10-3時，軟化指數與試驗條件無關；當剪應變幅值大于閾值時，豎向固結壓力越小，超固結比越低，軟化指數越小，對應的軟化參數越大，土體的循環(huán)軟化現象越明顯，其中，超固結比的影響比豎向固結應力更顯著，振動頻率在研究范圍內對土體軟化幾乎無影響；對試驗結果進行回歸分析，建立了海相飽和軟粘土軟化參數的經驗公式；歸一化剪切模