橢圓形應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性試驗研究.pdf

1、波浪荷載是海洋建設(shè)、開發(fā)與利用的一種非常重要的基本荷載。波浪荷載會直接作用于土體上，引起土體中的動應(yīng)力、動應(yīng)變以及動孔隙水壓力。當(dāng)孔隙水壓力不斷增大直至接近土體的固結(jié)壓力時，土體中的有效應(yīng)力就會接近于零，這會降低土體強度，甚至導(dǎo)致地基大變形以及失穩(wěn)破壞，后果不堪設(shè)想，這樣的破壞形式已經(jīng)被一部分工程實例所證實。海洋表面波浪的周期性變化在海床表面產(chǎn)生往復(fù)的波壓力，在這種循環(huán)波壓力的作用下，正應(yīng)力的偏差與剪應(yīng)力及其組合而成總偏差應(yīng)力均在循環(huán)的

2、變化著，海床中土體的主應(yīng)力軸發(fā)生了連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)。
　　以往學(xué)者的一些試驗已經(jīng)表明，當(dāng)主應(yīng)力軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，砂土的液化強度會明顯降低。但是已有的試驗大部分都選取圓形應(yīng)力路徑，即正應(yīng)力幅值與剪應(yīng)力幅值相等的加載模式。但是對于更通常的情況—橢圓形應(yīng)力路徑的相關(guān)研究以及試驗則較為少見，因此，有必要對這樣橢圓形應(yīng)力路徑條件下的土的力學(xué)行為進(jìn)行探究。本文利用先進(jìn)的“土工靜力-動力液壓三軸-扭轉(zhuǎn)多功能剪切儀”，針對密實度為40％的松砂以及70％

3、密實度的密砂開展了考慮主應(yīng)力方向旋轉(zhuǎn)變化的一系列橢圓形應(yīng)力路徑試驗，保持軸向偏差應(yīng)力或者橫向剪應(yīng)力幅值不變，而改變另一荷載分量，并在后期的試驗中改變相位差角和固結(jié)壓力，著重探討了荷載分量與相位差角以及固結(jié)壓力對砂土動力特性的影響。主要研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　1.首先，針對密砂進(jìn)行一系列恒定一荷載分量不變而改變另外一個荷載分量的橢圓應(yīng)力路徑試驗，著重研究了在不同應(yīng)力組合的橢圓形應(yīng)力路徑條件下飽和密砂的動力特性。試驗結(jié)果表明:目

4、前廣泛用于動強度分析的循環(huán)剪應(yīng)力表達(dá)式無法正確反映橢圓形主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)應(yīng)力路徑下的動強度，并提出了一個新的動應(yīng)力表達(dá)式用于分析復(fù)雜應(yīng)力路徑的動強度特性。
　　2.設(shè)計專門的對比試驗，對松砂也進(jìn)行如密砂類似的試驗，并改變圍壓大小，更確切的驗證所提出的動應(yīng)力表達(dá)式是否可以分析復(fù)雜應(yīng)力路徑的動強度特性。研究結(jié)果顯示，在橢圓應(yīng)力路徑試驗中，當(dāng)保持豎向偏差應(yīng)力或剪應(yīng)力某一分量不變而改變另一分量時，飽和砂土樣的動強度將發(fā)生較大范圍的變化。圍壓對