單、雙向激振循環(huán)荷載作用下飽和軟粘土動力特性研究.pdf

1、軟土地基廣泛分布于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)，隨著這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，將會興建大量的建筑物和構(gòu)筑物。我國處于地震多發(fā)區(qū)域，歷次大地震都給人民造成了嚴(yán)重的生命和財(cái)產(chǎn)損失。因此，研究這些軟土層在地震荷載作用下的動力特性具有十分重要的意義。在以往的地震反應(yīng)分析中，認(rèn)為地震作用以水平剪切為主。故采用單向激振循環(huán)荷載條件來模擬地震運(yùn)動。而在近場地震作用下，豎向地震力的作用也是不容忽視的，在這種情況下采用雙向激振循環(huán)荷載方式來

2、模擬地震作用更符合情況。由于受試驗(yàn)儀器的限制，目前國內(nèi)外對雙向激振下軟粘土動力特性的研究鮮有報(bào)道。 本文針對地震荷載作用下軟土地基的動力特點(diǎn)，采用英國GDS公司研制生產(chǎn)的高精度動靜三軸試驗(yàn)設(shè)備對杭州軟粘土分別進(jìn)行靜三軸、單向激振以及雙向激振循環(huán)荷載試驗(yàn)。深入研究了初始剪應(yīng)力、循環(huán)應(yīng)力比、振動頻率、徑向循環(huán)應(yīng)力比及相位差等因素對循環(huán)荷載作用下杭州地區(qū)飽和軟粘土動力特性的影響。得到了一些對工程抗震設(shè)計(jì)有意義的結(jié)論。 通過靜三

3、軸試驗(yàn)研究了初始剪應(yīng)力與加荷速率耦合作用對軟粘土靜力特性的影響。加荷速率的提高將彌補(bǔ)初始剪應(yīng)力施加所導(dǎo)致的土體抗剪強(qiáng)度的降低。并建立了兩者耦合作用下的抗剪強(qiáng)度預(yù)測公式。分析了靜力荷載作用下軟粘土的剛度軟化現(xiàn)象，研究結(jié)果表明，軟粘土表現(xiàn)為非線性剛度軟化，而采用Duncan-chang模型所描述的僅僅是土體線性的剛度軟化特性。結(jié)合靜力剛度軟化公式對Duncan-chang模型進(jìn)行了修正。 通過單向激振循環(huán)荷載試驗(yàn)，研究了循環(huán)應(yīng)力比、

4、初始剪應(yīng)力、加荷次數(shù)、振動頻率等因素對軟粘土動應(yīng)變、動孔壓、應(yīng)力路徑、臨界循環(huán)應(yīng)力比、循環(huán)軟化等特性的影響。分析了上述各因素對轉(zhuǎn)折動應(yīng)變的影響。以轉(zhuǎn)折動應(yīng)變?yōu)槠茐臉?biāo)準(zhǔn)，得到了單向激振下軟粘土的動強(qiáng)度曲線。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了單向激振下軟粘土的軟化指數(shù)模型以及反映每一次循環(huán)內(nèi)軟粘土軟化規(guī)律的無量綱化剛通過雙向激振循環(huán)荷載試驗(yàn)，研究了循環(huán)應(yīng)力比、徑向循環(huán)應(yīng)力比、初始剪應(yīng)力與相位差等因素對軟粘土動應(yīng)變、動孔壓、應(yīng)力路徑、臨界循環(huán)應(yīng)力比、循環(huán)軟

5、化等特性的影響。分析了上述各因素對轉(zhuǎn)折動應(yīng)變的影響。以轉(zhuǎn)折應(yīng)變?yōu)槠茐臉?biāo)準(zhǔn)，得到了雙向激振下軟粘土的動強(qiáng)度曲線。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了杭州軟粘土的門檻徑向循環(huán)應(yīng)力比，并建立了雙向激振下軟粘土的軟化指數(shù)模型以及反映每一次循環(huán)內(nèi)軟粘土軟化規(guī)律的無量綱化剛度軟化模型。 提出了通過建立軟化指數(shù)一累積塑性應(yīng)變一循環(huán)次數(shù)分析模式而間接建立循環(huán)荷載作用下軟粘土的累積塑性應(yīng)變模型的分析方法。通過引入綜合影響參數(shù)十分簡潔的得到了單向激振以及雙向激振循