论文摘要
黄土在我国分布广泛,而且主要分布在中西部地区。随着西部大开发战略的实施,黄土地区的工程建设将日益增多,因此黄土动力学的研究有助于推动中西部地区经济的发展。国内外众多学者已对黄土的动力特性进行了一定的研究,但是由于试验条件的限制,常规的动三轴试验仪和常规动扭剪仪无法模拟实际工程中地基或路基土体所受的真实应力状态。实际的土工建筑物与地基土体的初始应力状态是复杂多样的,不仅主应力的大小各不相同,而且主应力的方向也在不断变化。当受到地震、交通、波浪等循环荷载的作用时,在复杂初始应力条件下土的动力特性必然将会和一般应力状态下有所不同。但目前国内在复杂初始应力条件下土的动力特性的研究主要集中在砂土、软土等土体材料,关于黄土在复杂初始应力条件下的动力特性的研究相对较少。因此开展黄土在复杂初始应力条件下动变形和动强度的研究,对于完善土动力学理论,以及指导实际工程设计和施工,都具有重要的理论价值和实际工程意义。本文通过对DTC-199型周期扭转荷载三轴仪进行简单的改造后,可以较好的模拟压实黄土地基或路基在受到循环动荷作用前所处的复杂初始应力状态。复杂初始应力状态主要由平均主应力p、初始主应力方向角α0、初始中主应力系数b0、初始偏应力比η0控制,本文通过控制这四个应力参数对压实黄土在复杂初始应力状态下的动变形和动强度做了较为系统的研究。压实黄土动变形的研究主要包括剪应变、轴向应变、动应力-应变关系、动剪切模量、阻尼比等。试验结果表明:α0对动剪应变和滞回圈的影响较为明显,在α0=0o和90o时,动剪应变和滞回圈呈对称发展;在α0=30o、45o和60o时,由于预剪应力的作用,剪应变的单向累积效应和滞回圈单向移动都较为明显。随着α0的增大,轴向应变由压缩状态逐渐过渡到伸长状态。p对动应力-应变关系曲线的影响显著,在同一动剪应变下,动剪应力随p的增大而增加。α0和b0对应力-应变关系曲线有一定的影响,在较小的剪应变幅值下影响并不明显,随着α0和b0的增加,达到同一剪应变所对应的动剪应力逐渐减小。随着p的增大,最大动剪切模量也逐渐增大,最大差值约为90130MPa。α0和b0对最大动剪切模量有一定的影响,但是规律性不强,最大的差值约为2060MPa,α0和b0对归一化后的Gd / G0-γd/γr曲线没有影响。不同的p、α0和b0的阻尼比在λ-lgγd半对数坐标图中均能以直线方程拟合,离散程度说明p和b0对阻尼比基本没有影响,α0对阻尼比略有影响但可以忽略不计。对压实黄土动强度的研究采用保持其它应力参数不变仅改变其中一种的方法,研究表明:压实黄土的动强度随平均主应力p的增大而增大,初始主应力方向角α0对压实黄土的动强度影响程度较大,在α0=0o时动强度最大,随着初始主应力方向角α0的增大动强度明显的降低,并在α0=90o时动强度达到最小,动强度的最大降幅在35%40%左右。初始中主应力系数b0对压实黄土动强度的影响较小,并且有放大效应和区间效应,当b0=00.5时,动强度随b0的增大而增大,当b0=0.51时,动强度随b0的增大反而减小,增加的幅度小于减小的幅度约5%。动强度的降低程度随着循环作用次数的增加而增加,循环作用次数对动强度的影响程度是一定的,不随初始应力条件的变化而改变。
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标签：压实黄土论文; 复杂初始应力状态论文; 平均主应力论文; 初始主应力方向角论文; 初始中主应力系数论文; 动强度论文;