膨胀土动剪切模量和阻尼比影响因素试验研究.pdf

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1、第３６卷第９期人民黄河Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．９２０１４年９月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＳｅｐ．，２０１４【工程建设管理】膨胀土动剪切模量和阻尼比影响因素试验研究贾景超，刘娉慧，黄志全（华北水利水电大学资源与环境学院，河南郑州４５００１１）摘要：通过对南水北调中线禹州段膨胀土的共振柱试验，探讨了围压及干密度对膨胀土动剪切模量及阻尼比的影响。结果表明：动剪切模量随剪应变的增大而减小，阻尼比随剪应变的增大而增大；动剪切模量比随动剪应变的变化几乎不受围压及干密度的影响；然而，围压及干密度对最大动剪切模量均有显著影响，且呈线性变化，并给出了拟合关系式。关键词：共振柱试验；膨胀土；动剪

2、切模量；围压；干密度中图分类号：ＴＶ４１；ＴＵ４１１．３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１４．０９．０４０ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｓｏｆＤｙｎａｍｉｃＳｈｅａｒＭｏｄｕｌｕｓａｎｄＤａｍｐｉｎｇＲａｔｉｏｏｆＥｘｐａｎｓｉｖｅＳｏｉｌｓＪＩＡＪｉｎｇｃｈａｏ，ＬＩＵＰｉｎｇｈｕｉ，ＨＵＡＮＧＺｈｉｑｕａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏ

3、ｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｌｕｍｎｔｅｓｔｏｎｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｖｅｓｏｉｌｓｏｆＳｏｕｔｈｔｏＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＤｉｖｅｒｓｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔａｔＹｕｚｈｏｕ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｎｆｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｒｙｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｉｌｓｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｖｅｓｏｉｌｓｗａｓｅｘｐｌｏｒｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒ

4、ｍｏｄｕｌｕｓｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｓｔｒａｉｎ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｉｔ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｓｔｒａｉｎｉｓｎｅａｒｌｙｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅｃｏｎｆｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｒｙｄｅｎｓｉｔｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｃｈａｎｇｅｌｉｎｅａｒｌｙｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｆｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｒｙｄｅｎｓｉｔ

5、ｙｎｏｔａｂｌｙ，ａｎｄｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｆｏｒｍｕｌａａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｌｕｍｎｔｅｓｔ；ｅｘｐａｎｓｉｖｅｓｏｉｌｓ；ｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓ；ｃｏｎｆｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｄｒｙｄｅｎｓｉｔｙ南水北调中线工程需经过众多膨胀土地区，而膨胀土吸水比与有效围压应力的增大而增大，同时不受初始相对密度的后的动力特性对引水干渠边坡的稳定性有显著影响。因此，研影响。孙静等［８］研究了固结比对黏性土动剪切模量的影响，与究膨胀土的动力特性有着重要的实际意义。沙土试验结果相比，固结比对黏性土最大动剪切模量的影响程共

6、振柱试验是根据共振原理在一个圆柱形试样上施加外度更大。蔡辉腾等［９］通过试验发现不同围压下的最大动剪切力激振，通过改变振动频率使其产生共振，由共振频率计算试模量随剪应变变化，其值随着围压的增大而增大，二者具有良样的动剪切模量及阻尼比等参数的试验［１－２］。试验过程中，试好的线性关系。样的剪应变很小，试样几乎不受扰动。因此，众多研究者利用目前，最大动剪模量与围压之间已经建立了较为成熟的经共振柱仪对土的动力特性进行了研究。验公式，但是最大动剪模量与干密度的拟合关系式很少。而童华炜［３］研究了固有各向异性及围压对动剪模量的影响。且，多数研究中涉及到了粉土、沙土、黄土等，但是

7、对于膨胀土蔡正银等［４］深入研究了有效平均正应力、土样密度、剪应变幅的研究很少。笔者针对南水北调中线禹州段的膨胀土进行了值以及荷载往复次数对剪切模量和阻尼比的影响，试验结果表试验研究，重点探讨了围压和干密度对动剪模量的影响，并建明，剪切模量随有效平均正应力与土样密度的增大而增大，而立了最大动剪模量与围压及干密度之间的关系式。阻尼比的变化规律则与之相反；随着剪应变的增大，剪切模量越来越小，而阻尼比越来越大。马德翠等［５］的研究表明，在粉收稿日期：２０１４０４０３粒和黏粒含量对动剪模量的共同影响中，粉粒含量起着举足轻基金项目：国家自然科学基金资助项目（５