浅论波浪荷载作用下饱和钙质砂动力特性的试验研究

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1、中国科学院研究生院博士学位论文越握煎彗佳凰王照塑煎厦壁越出挂挂鳇这墅班客—已整且指导教师—————量—盐—-!匪芏咀——————一———主且鞋差瞳盏区当土盘堂班珏匿——一一申请学位缘别——JL』三一——一学科专业名称—型赳』蔓L论文提交日期——翌蛆生王且—一论文替辩日期—垫鲢j毡．虽一培彝单位———J坐垃煌监西握拦土直堂班宜匾————一学位授予单位——————宴骨拱茔瞳班盎生睦—————一竺摘要摘要钙质砂是一种分布于热带海洋的特殊岩土介质，由于其成因和组构上的特殊性导致其工程力学性质与普通的陆源砂有明显区别。波浪荷载是海洋工程中的

2、一种基本动荷载，研究波浪荷载作用下饱和钙质砂的动力特性对于进一步完善钙质砂力学性质的研究、指导波浪荷载作用下钙质砂海域海床稳定性分析阻及实际工程的设计和施工，都具有重要的理论价值和现实意义。国内外的学者已对钙质砂的动力特性进行了一定的研究，但由于试验条件的限制，一般都利用常规的动三轴试验仪和常规的动扭剪仪进行试验，不能考虑主应力方向连续旋转的影响，无法很好模拟波浪荷载作用下钙质中的应力状态。基于对波浪荷载作用下钙质砂动力特性研究的重要意义和其研究现状，本文利用大连理工大学最新研制的土工静力一动力液压三轴一扭转多功能剪切仪对我国南沙

3、群岛的钙质砂进行了竖向一扭向循环耦合剪切试验，模拟了波浪荷载，对波浪荷载作用下钙质砂的动力特性进行了较为系统的研究。全文主要包括以下几方面内容：首先，针对相对密度为30％的钙质砂进行了11组试验，研究了钙质砂处于均压固结和三向非均压固结条件下，承受波浪荷载作用时的动强度特性和液化特性。着重分析了初始主应力方向角对钙质砂动强度的影响，建立了考虑初始主应力方向角的动强度模式。此外，对不同初始固结条件下钙质砂的液化机理也进行了详细探讨。其次，在上述试验的基础上研究了波浪荷载作用下钙质砂的残余孔压和残余变形特性。详细分析了主应力方向连续旋

4、转和初始主应力方向角对钙质砂中孔隙水压力和变形发展的影响，并针对不同的初始固结条件，建立了波浪荷载作用下钙质砂残余孔压和残余应变的计算模式。再次，对相对密度为30％和55％的钙质砂共进行了14组试验，研究了波浪荷载作用下的动模量特性和动阻尼比特性，主要分析了相对密度和初始固结应力条件对钙质砂动模量和动阻尼比的影响。此外，对波浪荷载作用下饱和钙质砂与一种石英砂的动力特性进行了初步对比。最后，对本文的研究成果进行了总结，基于本次研究中存在的问题，对课题今后的研究方向进行了展望。关键词：钙质砂，波浪荷载，动力特性，动强度，液化，动模量，

5、动阻尼比，土工静力一动力液压三轴一扭转多功能剪切仪，竖向一扭向耦合循环剪切试验Abst储dExperimentalResearchonDynamicBehaviorofSaturatedCalcareousSandunderWaveLoadingLiJanguo(GeotechnicalEngineedn曲DirectedbyProf．RenWangAbstractCalcareoussandisaspecialmarinegeotechnicalmedium．whidlhasunexpectedphysicalandmechan

6、icalpropertiesduetoitsori【ginandfabric．Waveloadingisaprimaryloadinginoceanicengineering．Soitisveryimportanttoinvestigatethedynamicbehaviorofcalcareoussandforpromotingthemechanicalpropertiesresearchlevel，guidingtheanalysisofseabedstabilization，directingthedesignandcons

7、tructionofpracticalprojects．Manyresearchershaveinvestigatedthedynamicpropertiesofcalcareoussand．ButbecaUSeofthetestingconditionlimiting,theygenerallycarriedouttheirtestswiththeconventionaltriaxialtestapparatusandtorsionshearapparatus．Sotheydidnotconsidertheeffectofthe

8、rotationofprinciplalinducedbywaveloadingontheirtestingresults．Inordertostimulatethewaveloading，andinvestigatethedynamicbehav