饱和粘性土的动强度试验研究

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1、http://www.paper.edu.cn1饱和粘性土的动强度试验研究张茹，费文平，马亢四川大学水利水电学院，成都(610065)E-mail：zru@sohu.com摘要：对水牛家心墙防渗料进行了动强度的试验研究，结果表明：动剪应力比Rσ较其它心墙土石坝（如瀑布沟、大桥水库、硗碛）的结果偏低，认为制样控制干密度ρd较小是最主要因素。虽然水牛家心墙料的动剪应力比Rσ值偏低，但仍然大于0.2，所以还是有较好的动强度特性。但因其最大干密度ρdmax不高，导致制样干密度ρd也不高，所以应切实保证其压实度

2、。围压力对动剪应力比Rσ的影响不大。动剪强度曲线和总剪强度曲线都表现出良好的线性关系。静剪应力比α（或固结主应力比Kc）较大时，动抗剪强度也较大；随着特征周次的增大，动摩擦角ϕ（动剪强度曲线的斜率）和ϕ（总剪强度曲线的斜率）都有减小d1d2趋势。关键词：饱和粘性土；动剪应力比；压实度；动摩擦角1．引言人们对土的动强度的认识是不断变化和发展的，严格地讲，关于土动强度的研究，迄今还不完善。汪闻韶将动力荷载分为冲击和循环两大类，详细论述了动力作用下土的强度问题[1]。现今一般定义土的动强度为一定振次Nf(一

3、定时间)下，使土体达到某一破坏标准所需的动应力幅值。因此土的动强度与振次和破坏标准密切相关。破坏标准有孔压和变形两类：孔压标准又有极限平衡标准ud=ucr（ucr为临界孔隙水压力）和液化标准ud=σ3c两种，变形标准可根据实际工程设计的需要选用2.5％、5.0％或10.0％。此处关于破坏应变的概念具有两方面的含义：一是试样达到真正破坏相应的应变；一是工程对象所能允许经受的破坏应变。前者从研究土性的变化出发，后者从研究工程对象稳定性出发。当然土性达到破坏时，由它做成的构筑物或地基自然发生破坏，所以上述两

4、种含义基本一致。但土在各向不等压固结情况下受动荷作用时，变形常连续增长，而土体并无明显破坏情况。此时，为了在设计上合理采用[2-3]动强度指标，最好将二者联系起来确定不同建筑物设计时应该取用的破坏应变标准。本文结合水牛家土石坝工程，使用动三轴仪器对心墙防渗料进行动强度特性的试验研究，为土石坝地震动力分析提供参数。2．试验仪器、土料及方案2.1试验仪器和土料试验采用DZ78-1型电磁式微机控制动三轴仪，激振器在压力室试件上方，可适时监视试验全过程，并记录试验过程中轴向力、轴应变和孔隙压力。对变形量测精度

5、要求不高的动强度和液化试验，采用大量程位移传感器，量程±12.5mm；对应变精度要求较高的动模量阻尼试验，采用小量程位移传感器，量程±2mm。对摩擦力、电磁阻力进行仔细调整，使最小-5轴向应变可信度达到10量级。使用小量程位移传感器可基本得到全应变范围内的动模量曲线，可克服使用共振柱仪和动三轴仪联合测定导致试验点离散且衔接不好的缺点。试件尺寸D×H=50.5×110.0(mm)。振动波形采用正弦波。试验土料采用某土石坝心墙防渗粘性土，为饱和试样，主要参数见表1。据最优含水量配置土样并静置20h以上备用

6、，采用击实法制备动三轴仪试件，分4层击1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20040610095）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn实。真空抽气740mm汞柱负压2hr，注水浸泡36hr以后备用。表1心墙防渗粘性土主要参数Table1Themainparametersofcorecohesivesoil最大干密度最优含水量比重内摩擦角颗粒分配/%-3o/g﹒cm/%/()200~100100~6060~4040~2020~1010~5<5/mm1.8614.

7、32.7621.81.662.082.297.307.8627.8872.122.2试验方案动强度试验方案见表2，共6组，考虑了不同的固结围压力和固结应力比，其中第6组为考察频率f影响的试验，以符号N代表。振动频率对土样动强度的影响已另文专述，本文不再讨论。表2动强度试验内容Table2Contentsofdynamicstrengthtests固结围压力频率固结/制样干密度组别固结应力比孔隙比-3/kPa/HZ/g﹒cmN11001.00.51.8200.516N22001.00.51.8200.5

8、16N32001.50.51.8200.516N42002.00.51.8200.516N54001.00.51.8200.5160.1、0.5、1.0、2.0、N62001.01.8200.5164.0、6.0、10.03．试验成果及分析心墙防渗料采用变形破坏标准εd＝2.5％、5.0％两种判别方法。等压固结Kc=1取双幅动应变；偏压固结Kc≠1取残余变形和弹性变形之和，即峰值应变。[4-5]3.1动应变εd～振次lgN曲线心墙防渗料动应变εd～振次l