主應(yīng)力軸往復(fù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)條件下砂土的非共軸變形特性研究.pdf

1、在交通、波浪、地震荷載的作用下地基土體往往會(huì)發(fā)生主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致主應(yīng)變?cè)隽糠较蚺c主應(yīng)力方向并不一致，表現(xiàn)出非共軸現(xiàn)象。盡管砂土的非共軸變形特性已被人們所注意和重視，但是由于真實(shí)情況下土體所處的應(yīng)力狀態(tài)與承受的應(yīng)力路徑極為復(fù)雜，使得目前還尚未形成全面系統(tǒng)的對(duì)砂土非共軸變形特性和影響因素的認(rèn)識(shí)。鑒于此，本文采用同濟(jì)大學(xué)動(dòng)態(tài)空心圓柱扭剪儀針對(duì)汶河飽和粉細(xì)砂開展了一系列試驗(yàn)研究，進(jìn)一步深入而系統(tǒng)地對(duì)主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)條件下粉細(xì)砂的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、非共

2、軸特性及影響因素等進(jìn)行研究。主要工作和成果如下：
　　1.對(duì)粉細(xì)砂試樣開展了主應(yīng)力軸固的定單調(diào)剪切試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)單調(diào)剪切條件下主應(yīng)力方向角α對(duì)飽和粉細(xì)砂的抗剪強(qiáng)度有顯著的影響。(2)不同主應(yīng)力方向角下，各方向應(yīng)變表現(xiàn)出明顯的非線性并且粉細(xì)砂應(yīng)變變化規(guī)律各不相同，可以表明粉細(xì)砂具有明顯的各向性。(3)隨著主應(yīng)力方向角α的增加，粉細(xì)砂試樣體應(yīng)變表現(xiàn)出先剪縮后剪脹的趨勢(shì)。(4)在不同主應(yīng)力方向角下，粉細(xì)砂試樣存在明顯的非共軸

3、角，并且非共軸角不可忽略。在剪應(yīng)力q較小時(shí)非共軸角β較大，隨著剪應(yīng)力q的變大，非共軸角β逐漸變小，在粉細(xì)砂試樣接近破壞時(shí)，非共軸角β迅速反向增加。
　　2.對(duì)粉細(xì)砂試樣進(jìn)行了主應(yīng)力軸往復(fù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)在主應(yīng)力軸往復(fù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)條件下，粉細(xì)砂各方向的應(yīng)變產(chǎn)生了較為明顯的塑性變形，并且隨著往復(fù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增加塑性變形逐漸累積。(2)當(dāng)b=0時(shí)粉細(xì)砂試樣處于平面受力狀態(tài)，而b=0.5時(shí)粉細(xì)砂試樣處于三向受力狀態(tài)，因而b

4、=0.5時(shí)各方向的應(yīng)變較為復(fù)雜。(3)由于粉細(xì)砂具有明顯的各向異性，受拉和受壓狀態(tài)對(duì)應(yīng)的粉細(xì)砂特性具有很大的差別，因此不同循環(huán)旋轉(zhuǎn)起始角度對(duì)粉細(xì)砂試樣各方向的應(yīng)變有顯著的影響。(4)隨著往復(fù)循環(huán)次數(shù)的增加，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)各方向應(yīng)變的變化基本不受正向旋轉(zhuǎn)的影響，即不受應(yīng)力歷史的影響。(5)主應(yīng)力軸往復(fù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)過程中粉細(xì)砂存在明顯的非共軸角，隨著往復(fù)循環(huán)次數(shù)的增加非共軸角β逐漸表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。(6)隨著中主應(yīng)力系數(shù)b的增加，非共軸角β表現(xiàn)出