雙向動(dòng)荷載作用下重塑紅土動(dòng)變形特性研究.pdf

1、紅土是熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛分布具有特殊工程地質(zhì)性質(zhì)的土體，在我國(guó)中西部、南方各省市大面積分布有紅土，研究紅土的動(dòng)力特性對(duì)紅土地區(qū)的工程抗震設(shè)計(jì)具有積極的意義。以往對(duì)土體動(dòng)力特性的研究通常利用動(dòng)三軸儀在單向激振條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并用45°面上的應(yīng)力來(lái)模擬淺源或弱震地震發(fā)生時(shí)地震荷載對(duì)土體產(chǎn)生的水平剪切動(dòng)荷載，而當(dāng)深源或強(qiáng)震地震發(fā)生時(shí)，只考慮把地震荷載簡(jiǎn)化為水平剪切動(dòng)荷載而忽略地震縱波對(duì)土體產(chǎn)生的拉壓動(dòng)荷載作用是不合理的。
　　目前，在

2、雙向動(dòng)荷載作用下對(duì)紅土的動(dòng)力特性的研究尚未展開(kāi)，而傳統(tǒng)的利用單向動(dòng)荷載作用模擬地震荷載的研究具有一定的局限性?；诖?，本文利用SDT-20型雙向動(dòng)三軸儀探究了紅土在雙向動(dòng)荷載作用下的動(dòng)變形特性，主要分析了含水率、固結(jié)應(yīng)力、固結(jié)比、徑向動(dòng)荷載幅值、相位差等因素對(duì)紅土動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線、動(dòng)剪切模量、動(dòng)剪切應(yīng)變、滯回曲線、阻尼比的影響。通過(guò)本文的試驗(yàn)研究得到了以下結(jié)論:
　　(1)固結(jié)應(yīng)力不同時(shí)，紅土動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系益線隨著初始雙向動(dòng)荷載

3、耦合作用的變化表現(xiàn)出不同的變化特性，當(dāng)固結(jié)應(yīng)力為100kPa時(shí)，徑向動(dòng)荷載幅值越大即初始雙向動(dòng)荷載耦合作用越強(qiáng)，施加動(dòng)荷載初期動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線更陡、更高;當(dāng)固結(jié)應(yīng)力為200kPa和300kPa時(shí)，隨著初始雙向動(dòng)荷載耦合作用增強(qiáng)，動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線先變陡、變高，再變緩、變低。
　　(2)雙向動(dòng)荷載作用下，紅土在不同徑向動(dòng)荷載幅值卜的Gd～γd關(guān)系曲線分布在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，而Gd～N關(guān)系曲線有明顯分離，隨徑向動(dòng)荷載幅值的增大，相同

4、循環(huán)周次下紅土的動(dòng)剪切模量減小;隨固結(jié)比的增大，相同動(dòng)剪應(yīng)變下紅土的動(dòng)剪切模量增大，這主要是因?yàn)轭A(yù)壓密作用所致;雙向動(dòng)荷載作用下，紅土的初始動(dòng)剪切模量隨著相位差的增大先減小后增大，并在相位差為180°時(shí)達(dá)到最小值。
　　(3)徑向動(dòng)荷載幅值越大，紅土動(dòng)剪切應(yīng)變發(fā)展速度越快，相同循環(huán)周次下，紅土的動(dòng)剪切應(yīng)變隨著預(yù)剪應(yīng)力和固結(jié)應(yīng)力的增大而減小越大;紅土動(dòng)剪切應(yīng)變的發(fā)展速度隨著相位差的增大先增大后減小，并在相位差為180°時(shí)達(dá)到最大值。

5、
　　(4)雙向動(dòng)荷載作用下滯回曲線的形狀基本呈“月牙形”而不是“橢圓形”，這是因?yàn)閯?dòng)三軸儀做出的實(shí)際資料中，包含著塑性變形;雙向動(dòng)荷載作用下，含水率和固結(jié)應(yīng)力對(duì)等壓固結(jié)時(shí)紅土試樣的破壞模式有明顯的影響，含水率較低、固結(jié)應(yīng)力較小時(shí)，試樣的拉伸變形發(fā)展較快，并最終呈受拉破壞模式，而含水率較高、固結(jié)應(yīng)力較大時(shí)，試樣壓縮變形發(fā)展較快，并最終呈受壓破壞模式;一定范圍內(nèi)徑向動(dòng)荷載幅值的施加和增加對(duì)紅土的破壞模式?jīng)]有影響，但隨著徑向動(dòng)荷載幅值

6、的增加，滯回曲線向左偏移，紅土試樣的壓縮變形發(fā)展被抑制，說(shuō)明徑向動(dòng)荷載的施加會(huì)促使試樣拉仲變形的發(fā)展。
　　(5)含水率對(duì)紅土的阻尼比有一定影響，w＜20％時(shí)，阻尼比隨含水率的增大而增大，w＞20％時(shí)，含水率對(duì)阻尼比的影響可以忽略不計(jì);徑向動(dòng)荷載對(duì)阻尼比變化影響的規(guī)律性不明顯;動(dòng)剪應(yīng)變較小(γd＜1％)時(shí)，阻尼比的變化沒(méi)有特定規(guī)律，而當(dāng)γd＞1％時(shí)，隨動(dòng)剪應(yīng)變?cè)黾幼枘岜忍幱诜€(wěn)定平衡階段，本文建議采用穩(wěn)定平衡階段計(jì)算出的阻尼比為準(zhǔn)作