考慮主應力方向變化的原狀軟粘土試驗研究.pdf

1、近年來我國東南沿海地區(qū)在交通、海洋工程項目上投入了空前的建設力度,以適應經(jīng)濟的高速發(fā)展,滿足交通運輸、海洋資源開發(fā)的不斷需求.該地區(qū)工程特性復雜的軟粘土層分布廣泛,開展在車輛、波浪等荷載作用下軟基性狀的研究對合理進行設計有著十分重要的意義.主應力方向旋轉(zhuǎn)變化是車輛、波浪等荷載作用下地基土體所受應力路徑的主要特征,其對土體的影響與主應力軸定向剪切應力路徑有著顯著差別,但目前這方面的研究成果較少,急待豐富與完善.有鑒于此,本文在前人工作基礎

2、上,對杭州地區(qū)典型原狀軟粘土開展了考慮主應力方向變化的系列試驗研究,主要工作如下: 1.參與研發(fā)了浙江大學5Hz空心圓柱儀(ZJU-HCA)以及原狀軟粘土空心試樣的制取裝置及安裝方法,為試驗開展提供設備支持. 2.基于空心圓柱儀在動態(tài)加載時圍壓恒定的約束條件,推導得到了一系列實用可行的主應力軸動循環(huán)旋轉(zhuǎn)應力路徑加載方案. 3.對試樣進行了考慮主應力方向變化的靜態(tài)不排水試驗.試驗結果表明:(1)純主應力軸旋轉(zhuǎn)可導致

3、試樣產(chǎn)生可觀的孔壓積累,采用主應力全量和增量形式的亨開爾公式可以較合理地分析試樣在主應力軸定向剪切與旋轉(zhuǎn)過程中的孔壓開展特征.(2)總應力體系下,試樣破壞時的剪應力峰值及剪切帶開展特征由主應力方向及中主應力參數(shù)決定,主應力軸旋轉(zhuǎn)的影響很小.有效應力體系下可以采用修正的Lade-Duncan破壞準則考慮主應力軸旋轉(zhuǎn)對試樣破壞的影響.(3)試樣在主應力軸旋轉(zhuǎn)與定向剪切路徑下,均表現(xiàn)出顯著的各向異性特征.(4)主應力軸旋轉(zhuǎn)使試樣應力應變增量表

4、現(xiàn)出明顯的不共軸,但其對試樣破壞時的應變值影響較小. 4.進行了主應力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)的不排水試驗研究.結果表明:(1)剪應力幅值、頻率、主應力軸轉(zhuǎn)幅及超固結比對主應力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)時土樣性狀均有顯著影響.循環(huán)旋轉(zhuǎn)中存在使試樣發(fā)生破壞的最小剪應力,即安全極限剪應力.安全極限剪應力以上,隨著剪應力提高,試樣臨界破壞應變上升,而破壞旋轉(zhuǎn)周數(shù)急劇下降.頻率提高使臨界破壞應變下降,但破壞循環(huán)周數(shù)顯著增加.主應力軸轉(zhuǎn)幅的提高使試樣各應變分量的開展由

5、等量級急劇變?yōu)椴坏攘考壸兓?超固結能使試樣在循環(huán)旋轉(zhuǎn)時的剛度和強度均顯著提高,但超固結試樣是否在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生負孔壓,主要取決于超固結時的排水控制條件.(2)試樣在主應力軸單幅旋轉(zhuǎn)下的安全極限剪應力以及同幅值破壞剪應力下的應變開展、破壞旋轉(zhuǎn)周數(shù)都明顯高于在主應力軸雙幅旋轉(zhuǎn)時的相應參數(shù)值.(3)試樣在主應力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)下的破壞剪應力及破壞旋轉(zhuǎn)周數(shù)還與旋轉(zhuǎn)過程中各大主應力方向的最大剪應力水平密切相關.(4)低于安全極限剪應力水平主應力軸長期循