天然砂土动力特性时间效应试验研究.pdf

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1、浙江建筑，第31卷，第10期，2014年10月ZhejiangConstruction，Vo1．31，No．10，Oct．2014天然砂土动力特性时间效应试验研究ExperimentalResearchontheTimeEffectsoftheDynamicCharacteristicsfortheNaturalSandySoil钟永炳ZHONGYongbing(杭州振业建筑工程有限公司，浙江杭州310008)摘要：通过对杭州天然砂土的共振柱试验研究，得出了时间效应对杭州天然砂土动力特性(小应变剪切模量和阻尼比)的影响规律，从而对工程应用提供了参考。关键词：

2、天然砂土；小应变剪切模量；时间效应；固结∞∞∞∞∞O中图分类号：TU411．3文献标志码：B文章编号：1008—3707(2014)10—0016—02土体的小应变剪切模量和阻尼比作为土体最重要的动力特性参数，一直是岩土工程领域研究的重点。土体小应变动力特性的影响因素众多，例如应享力状态、密实度、塑性指数、时间效应等均会产生影杂l咖响。所谓“时间效应”是指：在一定有效应力作用筐下，新沉积或扰动后土体的刚度和强度随时间而逐T／渐增大的现象。目前土体时间效应的研究主要针对垛岩石和黏性土，而关于砂土的时间效应研究比较少。．

3、因此，本文利用共振柱试验对取自杭州某基坑

4、内的●l天然砂进行了动力特性(小应变剪切模量和阻尼·——J●——●_．比)测试，研究了时间效应对其的影响规律，欲为本IE一4lE．30010l110地区的工程提供参考。颗粒粒径／mm图1砂土颗粒级配曲线l试验方案设计1．2试样制备1．1试验材料试验采用英国共振柱测试系统，此共振柱系统试验材料采用取自杭州某基坑的天然砂土，颗属于固定一自由型，所有试验均采用扭转共振的激振粒级配分布曲线见图l，砂土基本参数见表1。方式。试验中制备了相对密实度D=30％(松砂)和相对密实度D=70％(密砂)两种不同密实度的表1砂土基本性质参数试样，试样为直径50mm，高100mm的

5、圆柱体。砂土试样制备均采用落砂法，为保证试样直立，在装样完成后对试样施加20kPa的负压。向试样中通CO，收稿日期：2014—05—14作者简介：钟永炳(1985一)，男，浙江桐庐人，助理工程师，从事建筑工程管理工作。第l0期钟永炳：天然砂土动力特性时间效应试验研究l7约30min，然后用无气水水头饱和法使试样饱和，无量，Gi表示初始剪切模量，在数值上等于1min时砂气水从试样底部进入，再从试样顶部流出，以排出试土的剪切模量值；阻尼比也采用相同的表达方式。样中的气泡，无气水饱和后进行反压饱和，使试样孔隙压力系数值大于0．97，试样饱和后便进行等压固结。在试验

6、过程中对试样施加不同大小的围压，固结达试验设计时间后进行试样的剪切模量G和重阻尼比D测试。试样剪切模量G和阻尼比D均在较小的应变范围内测量，保证了试样在测量过程中无损伤，确保不同时间试样动力参数测量过程所引躲起的试样振动可以忽略。在试验过程中，取应变值等于1×10所对应的剪切模量和阻尼比值来研究时间效应对砂土动力特性的影响。在试验过程中试样竖向位移通过LVDT进行测量，已进行试样尺寸的修正。试验方案见表2。图3围压50kPa时7d固结过程中小应变剪切模量和阻尼比变化曲线(D=70％)表2试验方案墓Q黎长暴圈蹇黎图4围压150kPa时7d固结过程中小应变剪切暴

7、模量和阻尼比变化曲线(D=30％)时间t／min图2围压50kPa时7d固结过程中小应变剪切模量和阻尼比变化曲线(D=30％)黎器2试验结果2．1时间效应对砂土剪切模量的影响图2～图5为两种密实度的天然杭州砂土在围压分别为50、150kPa条件下经过7d固结小应变剪时间t／min切模量和阻尼比变化曲线。本文采用△G(咖／Gi图5围压150kPa时7d固结过程中小应变来定量表达砂土小应变剪切模量的变化幅值，剪切模量和阻尼比变化曲线(D=70％)△C)是指砂土在固结时间内剪切模量的变化(下转第20页)20浙江建筑2014年第31卷3结语本文先从砂土所处的密实状态

8、出发分析了饱和砂土的剪胀机理，进而引入了剪胀方程。利用GDS空心扭剪仪对饱和福建标准砂进行了5组排水定向剪切试验，分析了不同主应力方向对砂土剪胀特性篷的影Ⅱ向，主要得到以下结论：臆姆(1)砂土剪胀特性与主应力方向密切相关，主要表现为随着主应力方向角度增加，剪切初期的体缩应变大小逐渐减小。(2)随着主应力角度增加，体缩应变范围减小，而且对应的临界偏应变前移。主应力方向。)(3)剪缩剪胀分界点对应的临界偏应力与主应图4不同主应力方向下临界偏应力力方向无关。(上接第l7页)如图2一图5所示：试样小应变剪切模量随时尼比减小幅值△D／D，为16．7％小于密砂的小应间逐

9、渐增大，而阻尼比随时间逐渐减小。由图2和变阻尼比减小