循环荷载后饱和海相软黏土不排水静力试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期水利水运工程学报NO．22010年6月HYDRO．SCIENCEANDENGINEERINGJun．2OlO循环荷载后饱和海相软黏土不排水静力试验研究蒋敏敏，蔡正银，曹培(1．南京水利科学研究院，江苏南京210029；2．河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450052)捅要：通过静、动三轴试验，研究了波浪循环荷载作用对饱和海相软黏土不排水静力特性的影响．试验结果表明：循环荷载作用后，饱和海相软黏土不排水剪在q～p平面上的应力路径与超固结土相似，循环应力幅值比越大，土体表现的超固结性越强．循环荷载的作用会导致不排

2、水剪阶段孔压的降低，孔压系数表现出超固结土的性质，正常固结土、超固结土和由循环荷载作用导致的似超固结土在不排水剪破坏时的孔压系数均随着平均有效应力比值PP的增大而增大．此外，循环荷载作用会导致软黏土不排水强度发生变化，当循环荷载后孔压比值u／r，／卜于0．175或循环荷载后弱化指数大于0．70时，不排水强度降低；当循环荷载后孔压比值／介于0．175～0．256或弱化指数介于0．54～0．70时，循环荷载后不排水强度略有增大．关键词：饱和海相软黏土；循环后不排水试验；有效应力路径；孔压；不排水强度中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号：1009—6

3、40X(2010)02—0079—06波浪荷载的作用对海相软黏土力学性质的影响是离岸工程中的一个重要问题．波浪循环荷载作用会引起土体中孔压上升、结构性发生变化，并导致土体强度和模量等的变化．Andersen等⋯通过静、动三轴和动单剪试验研究了波浪循环荷载对Drammen黏土静力特性的影响，试验结果表明正常固结土在循环荷载作用后表现出似超固结性质，不同超固结比的土体在1000次循环荷载作用后，当循环应变幅值小于±3％时，不排水强度的折减小于25％．Yasuhara等通过动三轴试验分析了循环荷载对Ariake黏土静强度的影响，通过假定似超固结土与超固结土具

4、有相同的性质，建立了循环荷载后强度变化的公式．Hyde等总结了多位研究者对粉质黏土、黏土和海相黏土在循环荷载后不排水试验的结果，发现不同土类在不同形式的循环荷载作用后土体强度的变化具有较大差异，相当一部分研究认为循环荷载后土体的静强度会降低，而部分研究认为循环荷载对土体静强度不产生影响或甚至会增大．近年来随着我国深水防波堤、海洋平台、人工岛等离岸工程构筑物的大规模兴建，对海洋土在波浪荷载作用下的研究显得尤为重要．本文通过静、动三轴试验来研究波浪循环荷载对天津港海相软黏土不排水应力路径、孔压和强度等方面性质的影响．1试验概况波浪荷载与地震、交通等动荷载相

5、比具有以下主要特点：周期较长，波浪荷载周期通常达5～20S；荷载持续时间较长，一次大波浪期持续时间达数小时至数十小时；在大波浪荷载作用前已经经受多次小波浪荷载的作用．本文中的试验分为静三轴和动三轴试验，静三轴试验为固结不排水剪试验，动三轴试验步骤为：①土体固结；②在不排水条件下施加轴向循环荷载；③循环荷载后立即进行不排水剪．试验方案见表1，试验1～9为动三轴试验，试验10～15为静三轴试验．动三轴试验过程中偏应力g与时问关系示意图见图1，可以收稿日期：2009—05—21基金项目：交通部西部交通建设科技项目(200632800003—06)作者简介：蒋

6、敏敏(1981一)，男，江苏大丰人，博士研究生，主要从事海岸岩土工程方面的研究E—mail：jiang—ram@hotmail．coin学兔兔www.xuetutu.com80水利水运工程学报2010年6月看到偏应力方向未发生变化，循环荷载均为单向荷载．根据天津港工程区域波浪荷载特性，在动三轴试验中的循环荷载次数和周期分别为3000次和8S．循环荷载为正弦波，施加方式为荷载控制方式，不排水剪为应变控制方式．试验均在GDS电机控制动三轴试验系统上进行，试样尺寸为直径39．11Tim，高度80mm，从压力室底座施加轴力图1动三轴试验偏应力与时间关系和轴向变

7、形，可施加正弦波、三角波、方波和自定义波等波Fig．1Deviatorstressincyclictriaxialtests形，位移精度达0．07％，轴力精度达0．1％．试验土体为天津港近岸浅层的原状淤泥质黏土，是天津港区域一种典型的软土，各项物理力学指标平均值如下：土粒密度为2．75g／cm，含水量为62．6％，液限为42％，塑性指数为18．5，干密度为1．O1g／cm，灵敏度为4．表1静、动三轴试验方案Tab．1Experimentalschemesofstaticandcyclictriaxialtests1O100501l15O75122001

8、00静三轴l310O5O1415O75152001002试验结果与分析2．1应力路径分析不排水