不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究.doc

《不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究摘要：利用新研制的三轴一扭剪多功能剪切仪分别进行了竖向与扭转双向耦合剪切振动、振动三轴和振动扭剪等3种试验，采用内置于三轴室的轴力及扭矩双出力传感器和非接触式微小位移传感器测量荷载与位移，着重研究了均等固结条件下福建标准砂的动模量特性。试验结果表明：动力双向耦合试验在扭转方向和竖向的动模量与应变之间的变化规律分别与相同条件下的动扭剪、动三轴试验结果一致；归一化动模量与按照参考应变归一化后的应变比之间的关系不再依赖于初始固结压力、密度及应力路径；动三轴试验与动扭剪试验所得到

2、的最大动剪切模量与初始固结应力之间的关系基本一致，与此相比，由动力耦合试验中扭转向振动分量所得到的结果偏高，由动力耦合试验中竖向振动分量所得到的结果又稍低。关键词：动力土工试验动模量复杂应力条件土的动模量是土动力学计算与分析的基本参数，一般采用共振柱仪、动扭剪仪或动三轴仪试验测定。由于试验设备的限制，对于在波浪荷载下所产生的轴向与扭转双向耦合剪切振动图7归一化剪切模量G/Gmax〜丫关系对动弹性模量和动剪切模量均以各自的最大动模量进行归一化处理，由此得到归一化动模量随应变幅值的变化关系。图6给出了由动三轴及动力耦

3、合剪切试验竖向分量所得到的不同结压力和不同相对密度条件下的归一化动弹性模量与轴向应变之间的关系即E/Emax~£关系。图7表示由动扭剪及动力耦合剪切试验扭转分量所得到的不同固结压力与不同相对密度条件下的归一化动剪切模量与剪应变之间的关系即G/Gmax〜丫关系。由图可见由普通动三轴或常规动扭剪试验所得到的归一化动模量与应变幅值之间的关系分别与由动力耦合剪切试验两个振动分量所得到的试验结果规律性一致，经归一化处理后，由3种试验所得到的无量纲动模量比与应变之间的关系基本不依赖于初始密度，而且与初始结压力之间的关系也不明

4、显。若采用参考正应变与参考剪应变丫「对上述关系进一步进行归一化处理，所得到的E/Emax〜£/et及G/Gmax-y/yr归一化关系分别如图8与图9所示，由图可见，经归一化后的动模量比与应变比之间的关系与初始固结应力及初始密实度均无关。于是，尽管试验应力路径不同，但动模量比与应变比之间的依赖关系是唯一的，可以认为对于动力耦合剪切条件下砂土的动力变形特性依然可套用单向振动时所取得的动力模量参数。图8归一化E/Emax~£/er关系图9归一化G/Gmax-y/vr关系3结语采用土工静力一动力液压三轴一扭剪多功能剪切仪

5、对福建标准砂在各向等压固结条件下针对3种不同的固结围压、两种密实状态分别进行了动三轴、动扭剪和特定条件下的动力耦合剪切试验。试验结果表明：由耦合振动试验的扭转分量和竖向分量间接推算的动剪切模量与动弹性模量分别与相同条件下的动扭剪试验、动三轴试验直接地所得到的结果具有基本相同的变化规律；最大模量对于固结压力的依赖性可套用Janbu的经验关系，经最大模量、参考应变分别进行归—化处理后的动模量比与相应的应变比之间的依赖关系和初始固结压力、密度及应力路径无关。经进一步分析发现，动三轴试验、动扭剪试验所获得的最大动剪切模量

6、与初始固结应力之间的关系基本一致，与之相比，由耦合振动试验的扭转分量所得到的最大动剪切模量偏高一些，由耦合振动试验竖向分量所得到的模量结果又有些偏低。其原因是在动力耦合剪切试验中试样同时承受轴向正应力与剪应力的共同作用，从理论上讲，这种耦合作用将对动弹性模量产生一定的影响，而对动剪切模量几乎没有影响。通过上述研究表明，对于初始均等结应力条件，在由波浪荷载所产生的偏剪应力幅值不变、主应力轴连续旋转这种特定的复杂应力条件下砂土的应力■应变关系与简单应力条件下所得到的结果没有明显的差别，而在初始非均等固结条件下砂土的动

7、力变形特性有待于进一步研究。同时，在最新研制的土工静力一动力液压三轴一扭剪多功能剪切仪中，采用内置式的微小位移、力传感器测定微幅应变幅值条件下的位移与荷载，具有较高的测试精度。对于动三轴试验、动扭剪试验及动力耦合剪切试验，变最小值均可达到10-5以下，常规的土工试验设备难以达到如此高的精度。参考文献：王洪瑾，马奇国，周景星，等•土在复杂应力状态下的动力特性研究沈瑞福，王洪瑾，周景星•动主应力轴连续旋转下砂土的动强度IshiharaK,TowhataI.Sandresponsetocyclicrotationofp

8、rincipalstressdirectionsasinducedbywaveloadsTowhataI,IshiharaK.Undrainedstrengthofsandundergoingcyclicrotationofprincipalstressaxes