循環(huán)荷載作用下海積軟土動(dòng)力特性及細(xì)觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究.pdf

1、通過吹沙填海方式形成的場地，往往下伏著厚層海相淤泥質(zhì)軟土，加之沿海地區(qū)是地震頻發(fā)的地帶，軟土的不良工程特性對地震作用有很大的影響。因此本文從工程防震減災(zāi)的角度，通過動(dòng)三軸試驗(yàn)研究北海海積軟土在三種不同因素影響下的動(dòng)力特性，并對循環(huán)荷載作用前后的土樣進(jìn)行壓汞試驗(yàn)和掃描電鏡試驗(yàn)，定性、定量研究土體微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律及三種要素對細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響，建立細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與宏觀性質(zhì)參數(shù)之間的聯(lián)系，從細(xì)觀角度解釋土體位移、變形的力學(xué)行為。本文的主要研

2、究成果如下:(1)北海海積軟土為含砂粒的黏性土，主要礦物成分為石英和高嶺土。人工制備樣在上覆荷載的作用下，豎向沉降變形量最大達(dá)44％，沉降變形速率隨著荷載等級的增加而逐漸放緩，最終趨于穩(wěn)定。制備土樣具有孔隙比大，飽和度高的特點(diǎn)。(2)動(dòng)三軸試驗(yàn)中，隨著動(dòng)荷載幅值的增大，北海海積軟土的動(dòng)變形從彈性穩(wěn)定狀態(tài)到塑性擴(kuò)張狀態(tài)演化，且不同要素對土體動(dòng)力特性有不同程度的影響。固結(jié)比的增大會(huì)降低海積軟土的強(qiáng)度和剛度，固結(jié)比對土樣變形的影響相對較小。固

3、結(jié)圍壓的增大能明顯提高土體的抗變形能力，會(huì)減小能量在土體中的傳遞消耗。振動(dòng)頻率為0.05Hz～1Hz時(shí)，土樣變形曲線呈雙曲線穩(wěn)定型;當(dāng)頻率為2Hz時(shí)，變形曲線則呈硬化型;振動(dòng)頻率越低越有利于動(dòng)變形的開展，頻率的降低會(huì)減弱土體的強(qiáng)度和剛度。(3)壓汞試驗(yàn)中根據(jù)海積軟土的孔隙特征，將孔徑劃分為4個(gè)等級，原狀樣孔徑呈單峰分布，中孔隙占有絕對優(yōu)勢。對比發(fā)現(xiàn)，循環(huán)荷載作用后士樣總孔隙體積有所增加，但仍以中孔隙含量為主，各組孔徑間的分布均有調(diào)整，中

4、、小孔隙含量減小，大孔隙含量有所增加。固結(jié)比越大，大孔隙含量越小，總孔隙體積越小;固結(jié)圍壓的增加能減少土體孔隙體積;在各因素耦合作用下，振動(dòng)頻率對孔隙分布的影響較復(fù)雜。(4)對SEM圖像進(jìn)行定性分析發(fā)現(xiàn)，北海海積軟土是面-面接觸為主、少量面-邊接觸的黏膠基質(zhì)片架-鑲嵌結(jié)構(gòu)，基本單元體主要是由扁平顆粒片片相疊而成的“黏土疇”疊聚體，疊聚體在空間上犬牙交錯(cuò)，形成架空-鑲嵌式孔隙，孔隙發(fā)育明顯，多呈條帶狀裂隙，形狀極不規(guī)則且連通性差。在較大上