復(fù)雜應(yīng)力條件下飽和鈣質(zhì)砂動力特性的試驗研究.pdf

1、鈣質(zhì)砂是海洋生物成因富含碳酸鈣或其它難溶碳酸鹽類物質(zhì)的特殊巖土介質(zhì)，具有與普通陸源砂迥異的工程力學性質(zhì)，在我國南海海域有著廣泛的分布。處于海洋環(huán)境并作為海工建筑物地基的鈣質(zhì)砂不僅處于復(fù)雜的初始固結(jié)應(yīng)力狀態(tài)，而且承受著風/浪/流/地震等復(fù)雜動應(yīng)力作用，其動力穩(wěn)定性直接影響著上部結(jié)構(gòu)物的安全。但目前國內(nèi)外對復(fù)雜應(yīng)力條件下飽和鈣質(zhì)砂動力特性的研究相對較少，因此進行復(fù)雜應(yīng)力條件下鈣質(zhì)砂動力特性的研究，對于進一步發(fā)展與完善鈣質(zhì)土力學性質(zhì)的研究/指

2、導(dǎo)海洋荷載作用下鈣質(zhì)砂海域海床穩(wěn)定性分析以及實際工程的設(shè)計和施工，對于南海諸島豐富石油資源及島礁旅游業(yè)的開發(fā)和保衛(wèi)，都具有重要的理論價值和實際工程意義。 本文采用先進的土工靜力－動力液壓三軸－扭剪多功能剪切儀較好地模擬了海洋環(huán)境復(fù)雜的初始固結(jié)應(yīng)力狀態(tài)和復(fù)雜的動應(yīng)力條件，對我國南沙群島的鈣質(zhì)砂進行了大量的大應(yīng)變幅值和微幅應(yīng)變條件下的豎向－扭向循環(huán)耦合剪切試驗/扭剪試驗，豎向拉－壓剪切試驗/動三軸試驗等系列試驗，對復(fù)雜應(yīng)力條件下飽和

3、鈣質(zhì)砂動力特性做了較為系統(tǒng)地研究，主要研究內(nèi)容和研究成果如下： 1/進行大應(yīng)變幅值條件下的動強度試驗，研究復(fù)雜應(yīng)力條件下鈣質(zhì)砂的動應(yīng)變特性，分析初始偏應(yīng)力比/初始平均有效固結(jié)壓力/初始主應(yīng)力方向角/中主應(yīng)力系數(shù)等因素和循環(huán)荷載的施加方式對鈣質(zhì)砂的動應(yīng)變發(fā)展的影響，提出飽和鈣質(zhì)砂動應(yīng)變的發(fā)展模式：Boltzmann曲線或雙曲線。 2/分析孔隙水壓力發(fā)展的時程曲線，研究鈣質(zhì)砂的動孔隙水壓力增長特性，分析各種因素對動孔隙水壓力

4、增長特性的影響，建立了復(fù)雜應(yīng)力條件下鈣質(zhì)砂峰值孔隙水壓力的發(fā)展模式；探討復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下鈣質(zhì)砂峰值孔隙水壓力與累積廣義剪應(yīng)變之間的聯(lián)系，建立峰值孔隙水壓力隨累積廣義剪應(yīng)變的發(fā)展模式。 3/分析鈣質(zhì)砂的液化特性，獲得復(fù)雜應(yīng)力條件下飽和鈣質(zhì)砂的液化機理。均壓固結(jié)與非均壓固結(jié)條件下的液化機理不同：均壓固結(jié)條件下，液化機理為流滑或循環(huán)活動性；偏壓固結(jié)時各種試驗條件下均不液化。 4/在動應(yīng)變和動孔隙水壓力增長特性及液化特性分析基礎(chǔ)上

5、，研究飽和鈣質(zhì)砂的動強度特性，建立動強度方程，并對各種循環(huán)荷載條件下的動強度進行了比較。 5/開展微幅應(yīng)變條件下的動力試驗，研究鈣質(zhì)砂的動應(yīng)力～動應(yīng)變特性以及動模量和動阻尼比特性，獲得動應(yīng)力～動應(yīng)變關(guān)系的骨干曲線模式，并分析各種因素對骨干曲線的影響；研究復(fù)雜應(yīng)力條件下鈣質(zhì)砂動彈性模量和動剪切模量特性，并建立了動彈性模量和動剪切模量的計算模式；探討復(fù)雜應(yīng)力條件下鈣質(zhì)砂軸向阻尼比和扭向阻尼比特性，并比較各種因素對軸向阻尼比和扭向阻尼