低頻循環(huán)荷載下飽和軟土的動力特性研究.pdf

1、隨著我國地鐵、高速公路在東南沿海地區(qū)的大量修建，軟土路基的變形和穩(wěn)定性問題異常突出，掌握軟黏土在交通荷載作用下的動力特性是這類工程科學(xué)合理設(shè)計與施工的前提條件。
　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用SPAX-2000(改進(jìn)型)靜動真三軸測試系統(tǒng)對深圳近海的淤泥質(zhì)軟黏土進(jìn)行低頻循環(huán)荷載試驗，研究了不同振動頻率(0.1Hz、0.25Hz、0.5Hz、1Hz)、不同循環(huán)應(yīng)力(20kPa、50kPa、65kPa)與不同固結(jié)條件(σ1'=σ2'

2、=σ3'=200kPa、σ1'=σ2'=225kPa和σ3'=200kPa、σ1'=σ2'=250kPa和σ3'=200kPa)作用下淤泥的動力特性，主要研究內(nèi)容及取得的成果如下:
　　1.加載頻率的影響規(guī)律研究。加載頻率對軟黏土的孔壓、累積塑性應(yīng)變和應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈的發(fā)展有關(guān)鍵影響，但對動彈性模量影響很小。在相同的循環(huán)應(yīng)力幅值和固結(jié)應(yīng)力下，隨著加載頻率的增大，孔壓和累積塑性應(yīng)變隨之減小;振動頻率0.5Hz對應(yīng)的累積孔壓和累積塑性

3、應(yīng)變分別比0.1Hz的最大可減小57％和77％。
　　2.循環(huán)應(yīng)力幅值的影響規(guī)律研究。循環(huán)應(yīng)力幅值是影響軟黏土孔壓、累積塑性應(yīng)變和應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈的關(guān)鍵因素，但對動彈性模量影響很小。在相同加載頻率和固結(jié)應(yīng)力下，隨著循環(huán)應(yīng)力幅值增大，孔壓和累積塑性應(yīng)變隨之增大;當(dāng)荷載幅值增大150％(由20kPa增大至50kPa)，對于的孔壓和累積塑性應(yīng)變最大可增大233％和103％。
　　3.固結(jié)方式的影響規(guī)律研究。固結(jié)方式對提高軟黏土動彈

4、性模量有關(guān)鍵影響，但對孔壓和累積塑性應(yīng)變的發(fā)展影響不大。在相同加載頻率和循環(huán)應(yīng)力幅值下，σ2'≠σ3'的偏壓固結(jié)比等壓固結(jié)的彈性模量高出316％;當(dāng)σ2'增大12.5％(由200kPa增大至225kPa)，孔壓和累積塑性應(yīng)變最大只減小16％和24.5％。
　　4.循環(huán)荷載后土體的不排水抗剪強(qiáng)度發(fā)生改變，其中在低循環(huán)荷載20kPa，頻率大于0.5Hz時，土體發(fā)生硬化，其余情況(50kPa和65kPa)均發(fā)生軟化，抗剪強(qiáng)度衰減最大值達(dá)

5、41％;同時土的微觀結(jié)構(gòu)由片狀、大顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)絮狀。
　　5.建立了軟黏土的動力特性指標(biāo)和荷載參數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系。
　　(1)孔隙水壓力-振動次數(shù)N的經(jīng)驗關(guān)系式:u*=A+ BlnN+C(lnN)2+ D(lnN)3
　　(2)累積塑性應(yīng)變-加載頻率、循環(huán)應(yīng)力幅值的飽和淤泥質(zhì)黏土的關(guān)系:εd=A+lgf+B-A/1+10(C-N)×D+σd/σc+E
　　(3)動彈性模量與固結(jié)比Kc的關(guān)系式:Ed=(A+Kc×B)ε