雙向循環(huán)荷載作用下紅土的動強度特性試驗研究.pdf

1、紅土在我國地震頻發(fā)的南方熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛分布，對該地區(qū)紅土的動力特性進行研究就顯得十分必要，這對其工程抗震設(shè)計具有積極的意義。在以往的動三軸試驗研究中，學(xué)者通常忽略地震縱波產(chǎn)生的拉壓動荷載作用，將地震荷載簡化為一水平剪切動荷載，在單向振動荷載作用下進行試驗，并用最大剪切面上的應(yīng)力來模擬地震荷載的作用。這種簡化方法在深源地震或震級較小的地震中是可行的，但是在淺源地震或震級較大的地震中忽略地震縱波產(chǎn)生的拉壓動荷載的影響，是不合理的和偏于

2、不安全的。
　　目前，學(xué)者對雙向動荷載作用下土體的動力特性研究主要集中在砂土、軟黏土和黃土等土類，對紅土的研究也多數(shù)為在單向振動荷載作用下的試驗研究，在雙向動荷載作用下對紅土的動強度特性研究還較為少見，鑒于此，本文利用SDT-20型微機控制電液伺服土動三軸儀對紅土進行了雙向振動三軸試驗，探究紅土在雙向循環(huán)荷載作用下的動強度特性，主要分析了固結(jié)圍壓、含水率、軸向動荷載幅值、側(cè)向動荷載幅值以及軸向與側(cè)向動荷載間的相位差等因素對紅土動強

3、度特性的影響，探究不同的受力狀態(tài)下紅土動強度的變化規(guī)律。通過本文試驗分析，主要得出以下結(jié)論:
　　(1)在相同含水率、相位差、側(cè)向循環(huán)荷載幅值條件下，單向和雙向動三軸試驗中，固結(jié)圍壓對重塑紅土動強度的影響規(guī)律一致，即在同一循環(huán)振次下，固結(jié)圍壓越大，紅土的動強度越大。且隨著固結(jié)圍壓的增大，相鄰兩個動強度曲線的間距越來越小，動強度增大的幅度越來越小，增大的趨勢也越來越緩慢。
　　(2)不管是在單向還是雙向循環(huán)荷載作用下，含水率對

4、紅土動強度的影響均表現(xiàn)為在相同破壞振次下，紅土動強度隨含水率的增大而減小，且隨著含水率的增大，動強度曲線間距越來越小，動強度降低的速率和幅度也越來越小，最后趨于穩(wěn)定，含水率對土體動強度的影響也越來越不顯著。
　　(3)在同相位試驗中（ψ=0°），同一循環(huán)振次下，紅土的動強度隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值的增大而增大，且雙向循環(huán)荷載下的動強度明顯高于單向循環(huán)荷載下的值。在變相位試驗中，紅土的動強度隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值的變化規(guī)律整體表現(xiàn)為“正弦”變

5、化現(xiàn)象，即是當相位差ψ在0°～90°范圍內(nèi)時，相同循環(huán)振次下，動強度隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值增大而增大;當相位差ψ在90°～270°范圍內(nèi)時，動強度隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值增大而減小;當相位差ψ在270°～360°范圍內(nèi)時，動強度隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值增大而增大。在ψ=90°、270°時，隨著側(cè)向循環(huán)荷載幅值增大，動強度變化規(guī)律均表現(xiàn)為先增大后減小，動強度變化趨勢由隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值增大而增大的趨勢向隨側(cè)向循環(huán)荷載幅值增大而減小的趨勢過渡。
　　

6、(4)相位差在0°～360°范圍內(nèi)增大時，紅土動強度以相位差180°為轉(zhuǎn)折點，先減小后增大。ψ=180°時的動強度較ψ=0°時的動強度有明顯的衰減，在同一固結(jié)圍壓下，側(cè)向循環(huán)荷載幅值越大，衰減率越大;而在相同的側(cè)向循環(huán)荷載幅值下，固結(jié)圍壓越大，衰減率越小。在小圍壓、大側(cè)向循環(huán)荷載幅值以及相位差為180°的條件下，雙向動荷載作用對土體的穩(wěn)定極為不利，實際的工程抗震設(shè)計中，應(yīng)給予足夠的重視和充分的考慮。
　　(5)在單向循環(huán)振動三軸試