重复荷载作用下非饱和黄土的动力特性试验研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文重复荷载作用下非饱和黄土的动力特性试验研究摘要我国黄土的分布具有特别明显的气候性和地域性，其分布地区主要位于中西部。由于该地区处于地震活动频繁区，在地震及大变形振动条件下，常会使该区建筑物、构筑物的黄土地基与边坡产生严重震陷、滑坡等地质灾害。本文以神河高速公路边坡黄土为研究对象，采用动三轴试验，研究非饱和黄土（原状黄土和重塑黄土）受到重复荷载作用时，在不同固结围压、不同固结应力比、不同含水率条件下的动力学特性，由此探讨非饱和黄土的动本构关系、动弹性模量、动阻尼比和动强度的变化规

2、律。本文所取得的主要成果总结如下：（1）神河高速非饱和黄土在重复荷载作用下动应力-动应变关系曲线基本表现为双曲线型，其中原状黄土对双曲线模型的拟合度高于重塑黄土；分别采用逐级加载和单级加载的方法，黄土动应力-动应变曲线表现出一定的差异；黄土动应力-动应变曲线受土体固结作用影响较为明显，在相同的动应变条件下，动应力大小随固结围压和固结应力比值的增减同步增减；非饱和重塑黄土含水率在11%～19%范围内时，含水率对动应力-动应变曲线的形态几乎没有影响；（2）神河高速非饱和黄土的动弹性模量随动应变的增大而减小，两者

3、之间的相关关系表现为随着动应变增大到一定程度后，黄土动弹性模量减小幅度减弱。黄土动弹性模量随初始固结围压、固结应力比值的增减同步增减；重塑黄土动弹性模量随含水率的增大而减小；I太原理工大学硕士研究生学位论文（3）神河高速边坡非饱和原状黄土的动阻尼比约为0.10～0.25，重塑黄土约为0.05~0.20，重塑黄土动阻尼比略小于原状黄土，其原因在于黄土原位结构特性对其强度具有有利影响。通过对动三轴试验的结果分析得出，非饱和黄土的含水率、固结围压、固结应力比直接影响着黄土的动阻尼比大小。黄土动阻尼比随固结围压的增

4、减同步增减；随固结应力比的增大而减小；重塑黄土动阻尼比随含水率大小的增减同步增减。原状土的动阻尼比-动应力曲线关系较重塑土的曲线关系更具规律性；（4）黄土的性质、黄土所处的应力状态环境、黄土所受的振动应力直接影响着非饱和黄土的动强度。动强度试验结果显示：非饱和黄土动强度随振动次数和固结应力比的增大而减小，随初始固结围压的增减同步增减；影响非饱和黄土抵抗破坏变形的最直接因素是固结围压大小，但当固结比增大到一定程度后，非饱和黄土动强度的直接影响因素（固结围压）的影响作用在不断减弱；（5）受非饱和黄土原位结构特性

5、的影响，原状土所能承受的极限动载荷相比于重塑土略大；采用逐级加载的方法测定原状黄土的动强度，得出的结果高于单级加载测定的动强度值，该结果参数用于实际工程地基、边坡的设计中偏于不安全；非饱和黄土动强度各个指标的定量参数均随振次的增大呈现出减小的趋势。关键词:重复荷载，非饱和黄土，动本构关系，动弹性模量，动阻尼比，动强度II太原理工大学硕士研究生学位论文THEEXPERIMENTSTUDYONDYNAMICPROPERTIESOFUNSATURATEDLOESSUNDERCYCLICLOADINGABSTRAC

6、TInChina,thedistributionofloessisparticularlyinfluencedbyclimateandregionalcharacteristicsandmostloessdistributesinthecentralandwesternregionsofthecountry.Becausetheregionislocatedinthefrequentseismicactivityarea,undertheconditionofearthquakeandlargedeform

7、ationvibration,loessfoundationofbuildingsandstructuresandloessslopeoftenhaveseriousseismicsubsidence,landslidesandothergeologicaldisasters.Inthispaper,theloesssamplesfromShenhehighwayslopewerestudiedbydynamictriaxialtest.Thedynamicpropertiesofunsaturatedlo

8、esssamplesunderthecyclicloading,includingnaturalloesssamplesandremoldedloesssamples,withdifferentconfiningpressure,differentconsolidationstressratioanddifferentwatercontentwereresearched.Andthenthelawofdynami