非均等固结应力下砂土小应变动力特性试验研究

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土体小应变动力特性是岩土工程问题设计的关键参数,众多科研工作者对此进行了较为广泛的研究,并且取得了较多有价值的研究成果,但是由于仪器的局限性,很难模拟实际工程中土体处于非均等应力状态。本文总结了以往学者的研究成果,利用共振柱,动静真三轴和弯曲-伸缩元系统,从两向非均等以及三向非均等固结方面,研究固结应力比kc和三向主应力对砂小应变动力特性的影响,以及三向主应力对循环荷载作用下饱和砂土动力特性的影响。具体研究内容如下:(1)对传统Stokoe共振柱进行改进,将悬挂砝码的铁丝通过试样连接共振柱试样顶帽中心实现试样两向非均等固结。通过改进后共振柱对干砂进行不同固结应力比下小应变剪切模量的测试。研究发现,固结应力比kc越大,G0越大,特别是在低围压低密实度下更加明显;kc对G0的衰减曲线影响不大;建立了kc>1条件下G0的经验公式。(2)通过真三轴联合弯曲元系统对三向非均等固结应力下砂土S波以及P波进行了联合测试。研究发现,单独改变中主应力对G0和M0的影响很小;单独增加大主应力或者小主应力,对G0和M0都有所提高,相同条件下,大主应力对M0的影响程度更大,而小主应力对G0的影响程度更大;在恒p恒b固结条件下,b增大,砂土 G0与M0呈现非线性衰减;平均主应力p增加,可以有效提高G0与M0;广义剪应力q增加会使G0降低,M0增加。(3)通过真三轴联合弯曲元系统对不同三向非均等固结条件下饱和砂土进行了循环荷载试验。研究结果表明:固结阶段大、小主应力不变时b增加,可以限制循环荷载后累积应变发展,提高回弹模量。当b=0.5时,相同循环次数后G0最大;恒p恒b固结应力状态下,当b=0.25时,相同循环次数后累积应变达到最大值,软化指数和回弹模量最小。相同循环次数后G0随着固结阶段b值的增加而减少。
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