考慮主應(yīng)力方向變化的原狀軟粘土試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)我國(guó)東南沿海地區(qū)在交通、海洋工程項(xiàng)目上投入了空前的建設(shè)力度,以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,滿足交通運(yùn)輸、海洋資源開(kāi)發(fā)的不斷需求.該地區(qū)工程特性復(fù)雜的軟粘土層分布廣泛,開(kāi)展在車輛、波浪等荷載作用下軟基性狀的研究對(duì)合理進(jìn)行設(shè)計(jì)有著十分重要的意義.主應(yīng)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(yīng)力路徑的主要特征,其對(duì)土體的影響與主應(yīng)力軸定向剪切應(yīng)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(chǔ)

2、上,對(duì)杭州地區(qū)典型原狀軟粘土開(kāi)展了考慮主應(yīng)力方向變化的系列試驗(yàn)研究,主要工作如下: 1.參與研發(fā)了浙江大學(xué)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(yàn)開(kāi)展提供設(shè)備支持. 2.基于空心圓柱儀在動(dòng)態(tài)加載時(shí)圍壓恒定的約束條件,推導(dǎo)得到了一系列實(shí)用可行的主應(yīng)力軸動(dòng)循環(huán)旋轉(zhuǎn)應(yīng)力路徑加載方案. 3.對(duì)試樣進(jìn)行了考慮主應(yīng)力方向變化的靜態(tài)不排水試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)純主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)可導(dǎo)致

3、試樣產(chǎn)生可觀的孔壓積累,采用主應(yīng)力全量和增量形式的亨開(kāi)爾公式可以較合理地分析試樣在主應(yīng)力軸定向剪切與旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的孔壓開(kāi)展特征.(2)總應(yīng)力體系下,試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力峰值及剪切帶開(kāi)展特征由主應(yīng)力方向及中主應(yīng)力參數(shù)決定,主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)的影響很小.有效應(yīng)力體系下可以采用修正的Lade-Duncan破壞準(zhǔn)則考慮主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)對(duì)試樣破壞的影響.(3)試樣在主應(yīng)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(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)使試樣應(yīng)力應(yīng)變?cè)隽勘?/p>

4、現(xiàn)出明顯的不共軸,但其對(duì)試樣破壞時(shí)的應(yīng)變值影響較小. 4.進(jìn)行了主應(yīng)力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)的不排水試驗(yàn)研究.結(jié)果表明:(1)剪應(yīng)力幅值、頻率、主應(yīng)力軸轉(zhuǎn)幅及超固結(jié)比對(duì)主應(yīng)力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)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(yīng)力,即安全極限剪應(yīng)力.安全極限剪應(yīng)力以上,隨著剪應(yīng)力提高,試樣臨界破壞應(yīng)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(yīng)變下降,但破壞循環(huán)周數(shù)顯著增加.主應(yīng)力軸轉(zhuǎn)幅的提高使試樣各應(yīng)變分量的開(kāi)展由

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