浅谈q黄土的等效循环荷载及动力损伤变形特性研究

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1、摘要Q3黄土的等效循环荷载及动力损伤变形特性研究学科：岩土工程作者：龙吉勇学生签名：导师：邵生俊教授导师签名：答辩日期：2006-3摘要Seed等人关于等效循环荷载的研究成果是基于Miner线性累积损伤原理依饱和砂土为研究对象得出的，它是研究随机振动荷载作用下饱和砂土液化破坏的重要依据，也是研究振动荷载作用下土的强度变形特性及土体动力稳定性的重要基础。该成果已经广泛应用于各种土的研究，在土动力学研究中发挥了重要作用。但是，将它应用于结构性Q3黄土的适用性需要进一步验证。同时，非饱和Q3黄土具有显著的结构性，动荷作用下变形

2、发展直至破坏的过程也是动力结构损伤发展的过程，考虑Q3黄土的结构性，开展动变形特性的研究具有重要的理论与实际意义。本文以Q3黄土为研究对象，通过谐波振动三轴试验及随机振动三轴试验，研究了Miner线性累积损伤原理对Q3黄土的适用性，依此为基础研究了结构性Q3黄土等效循环荷载。首先，基于随机振动理论利用Miner线性累积损伤原理结合非饱和原状黄土的动强度特征曲线，推导了适用于Q3黄土的等效循环次数计算公式，考虑了随机荷载的频率特性。试验比较表明，相同的破坏条件下，等效应力幅值取随机荷载最大幅值的65%分析确定的等效循环振次

3、变化范围与循环振动三轴试验测定的振次变化范围基本一致，验证了等效循环荷载公式的正确性，但该公式计算的等效循环荷载小于等幅循环振动的试验结果，实际应用时需要修正。其次，基于Green等人对线性累积损伤原理的应用，即土体遭受实际地震所吸收的能量与neq次等幅循环应力作用下吸收的能量相等，提出了等效循环荷载的另一种确定方法。这种方法通过动应力应变关系确定等效循环一周消耗的能量时考虑了土的非线性。试验比较表明，这种方法计算的等效循环荷载与等幅循环振动的试验结果比较接近。同时，本文以Miner关于材料吸收外荷做功的原理提出的疲劳累

4、积损伤为基础，探讨了Q3黄土在振动荷载作用下的动变形问题。分析了非饱和原状黄土在动力损伤过程中的动模量、阻尼比和残余变形模量随着损伤累积的变化关系。最后还将累积损伤应用于等效粘弹性模型，并建立了能够计算非饱和原状黄土残余变形的计算模式。关键词：Q3黄土，动强度，等效循环荷载，线性累积损伤原理，残余变形i西安理工大学硕士学位论文EQUIVALENTCYCLELOADANDDYNAMICDAMAGEPROPERTIESOFQ3LOESSMajor：GeotechnicalEngineeringAuthor：LongJiyon

5、gSignature：Supervisor：ProfessorShaoShengjunSignature：Date：2006-3AbstractBasedonthePalmgren-Miner(P-M)cumulativedamagehypothesis,thesimplifiedprocedureofseismicmovementforevaluatingtheliquefactionofloosesaturatedsandwasdevelopedbytheProfessorH.B.Seedandhiscolleagu

6、esin1975.Theequivalentuniformstressandcyclenumberofseismicmovementcanbedeterminedbythissimplifiedprocedure.Itisanimportantbasisnotonlyforliquefactionevaluationsofsandsubjectedtotheearthquakemotions,butalsoforexploringthestrength、deformationandstabilizationofsoilu

7、ndervibrationloading.Thesimplifiedprocedurehasbeingwidelyusedinsoilsdynamicpropertiesexplorationandbringintoplayveryimportantfunctioninsoildynamicsprogress,buttheapplicabilityofthismethodforstructureQ3loessneedtobevalidated.Atthesametime,becauseofthedistinctstruc

8、turestrengthofunsaturatedQ3loess,theprocessofdeformationdevelopmentandbreakageofQ3loessundervibrationloadingisactuallythedevelopmentofsoilstructuredamage.Onthe