雙向動荷載作用下重塑紅土動變形特性研究.pdf

1、紅土是熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛分布具有特殊工程地質性質的土體，在我國中西部、南方各省市大面積分布有紅土，研究紅土的動力特性對紅土地區(qū)的工程抗震設計具有積極的意義。以往對土體動力特性的研究通常利用動三軸儀在單向激振條件下進行試驗，并用45°面上的應力來模擬淺源或弱震地震發(fā)生時地震荷載對土體產生的水平剪切動荷載，而當深源或強震地震發(fā)生時，只考慮把地震荷載簡化為水平剪切動荷載而忽略地震縱波對土體產生的拉壓動荷載作用是不合理的。
　　目前，在

2、雙向動荷載作用下對紅土的動力特性的研究尚未展開，而傳統(tǒng)的利用單向動荷載作用模擬地震荷載的研究具有一定的局限性。基于此，本文利用SDT-20型雙向動三軸儀探究了紅土在雙向動荷載作用下的動變形特性，主要分析了含水率、固結應力、固結比、徑向動荷載幅值、相位差等因素對紅土動應力應變關系曲線、動剪切模量、動剪切應變、滯回曲線、阻尼比的影響。通過本文的試驗研究得到了以下結論:
　　(1)固結應力不同時，紅土動應力應變關系益線隨著初始雙向動荷載

3、耦合作用的變化表現出不同的變化特性，當固結應力為100kPa時，徑向動荷載幅值越大即初始雙向動荷載耦合作用越強，施加動荷載初期動應力應變關系曲線更陡、更高;當固結應力為200kPa和300kPa時，隨著初始雙向動荷載耦合作用增強，動應力應變關系曲線先變陡、變高，再變緩、變低。
　　(2)雙向動荷載作用下，紅土在不同徑向動荷載幅值卜的Gd～γd關系曲線分布在一個較小的范圍內，而Gd～N關系曲線有明顯分離，隨徑向動荷載幅值的增大，相同

4、循環(huán)周次下紅土的動剪切模量減小;隨固結比的增大，相同動剪應變下紅土的動剪切模量增大，這主要是因為預壓密作用所致;雙向動荷載作用下，紅土的初始動剪切模量隨著相位差的增大先減小后增大，并在相位差為180°時達到最小值。
　　(3)徑向動荷載幅值越大，紅土動剪切應變發(fā)展速度越快，相同循環(huán)周次下，紅土的動剪切應變隨著預剪應力和固結應力的增大而減小越大;紅土動剪切應變的發(fā)展速度隨著相位差的增大先增大后減小，并在相位差為180°時達到最大值。

5、
　　(4)雙向動荷載作用下滯回曲線的形狀基本呈“月牙形”而不是“橢圓形”，這是因為動三軸儀做出的實際資料中，包含著塑性變形;雙向動荷載作用下，含水率和固結應力對等壓固結時紅土試樣的破壞模式有明顯的影響，含水率較低、固結應力較小時，試樣的拉伸變形發(fā)展較快，并最終呈受拉破壞模式，而含水率較高、固結應力較大時，試樣壓縮變形發(fā)展較快，并最終呈受壓破壞模式;一定范圍內徑向動荷載幅值的施加和增加對紅土的破壞模式沒有影響，但隨著徑向動荷載幅值

6、的增加，滯回曲線向左偏移，紅土試樣的壓縮變形發(fā)展被抑制，說明徑向動荷載的施加會促使試樣拉仲變形的發(fā)展。
　　(5)含水率對紅土的阻尼比有一定影響，w＜20％時，阻尼比隨含水率的增大而增大，w＞20％時，含水率對阻尼比的影響可以忽略不計;徑向動荷載對阻尼比變化影響的規(guī)律性不明顯;動剪應變較小(γd＜1％)時，阻尼比的變化沒有特定規(guī)律，而當γd＞1％時，隨動剪應變增加阻尼比處于穩(wěn)定平衡階段，本文建議采用穩(wěn)定平衡階段計算出的阻尼比為準作