中砂动力学参数的共振柱试验研究.pdf

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1、石油工程建设研究探讨l中砂动力学参数的共振柱试验研究曹文冉，许浩1I，罗小桥，张月超1,21．中国石油集团工程技术研究院，天津3004512．中国石油天然气集团公司海洋工程重点实验室，天津300451doi：10．3969／j．issn．1001-2206．2016．01．007摘要：海底管道建设必须考虑地震的影响。动剪切模量和阻尼比是表征土体在地震作用下力学性能的重要指标，对海底管道的抗震设计和安全评价均有不可忽视的影响。以国内某海底管道工程为依托，以中砂为研究对象，采用NGZ型自由振动式共振柱试验系统，探

2、讨了共振柱试验基本原理和土动力学参数计算方法，研究了不同围压下动剪切模量和阻尼比随剪应变的变化规律。试验结果表明：随着剪应变的增大，中砂的动剪切模量逐渐减小，阻尼比则逐渐增大，具有非线性与滞后性的变化规律。关键词：中砂；动力学参数；共振柱；围压ResonantColumnTestonDynamicParametersofMediumSandCAOWenran’．-，XUHao．-，LUOXiaoqiao-一，ZHANGYuechao，1．CNPCResearchInstituteofEngineeringTe

3、chnology，Tianjin300451，China2．CNPCKeyLaboratoryofOffshoreEngineering，Tianjin300451，ChinaAbstract：TheseismicactionshalIbetakenintoaccountintheconstructionofsubmarinepipeline．Dynamicshearmodulusanddampingratioareimportantparameterstocharacterizethesoilmechani

4、calpropertiesduringearthquake．whichhaveasignificantinfluenceonaseismicdesignandsafetyelevationofsubmarinepipeline．UsingthemediumsandastheresearchobjectonthebasisofasubmarinepipelineprojectinChina．thebasicprincipleofresonantcolumntestaswelIasthecal—culationm

5、ethodofsoildynamicparametersarediscussedandthevariationofdynamicshearmodulusanddampingratiowithshearstrainunderdifferentconfiningpressuresiSstudiedbyusingthefreevibrationcolumntestsystemnamedNGZTVpe．Thetestresultsshowthatthedynamicshearmodulusofthemediumsan

6、ddecreasesandthedampingratioincreaseswiththeincreaseofshearstrain．whichpresentstheIawofnonlinearandhysteresis．Keywords：mediumsand；dynamicparameter；resonantcolumn；confiningpressure随着海洋油气资源的不断开发，海底管道在我外学者利用共振柱对砂性土动力学参数开展了大量的国得到了广泛应用，发挥着越来越重要的作用。由于试验研究，得到了很多有价

7、值的结论，主要集中我国是一个多地震国家，蕴藏丰富油气资源的渤海、于小应变幅值条件下动剪切模量和阻尼比变化规律的黄海、东海又濒临环太平洋地震带】，因此海底管道研究。建设必须考虑地震的影响。在海底管道抗震分析中，本文以国内某海底管道工程为依托，以中砂为研动剪切模量和阻尼比是表征土体在地震作用下力学性究对象，采用NGZ型自由振动式共振柱试验系统，能的重要指标，前者用于反映土体动剪应力与动剪应探讨共振柱试验基本原理和土动力学参数计算方法，变之间的关系，后者用于反映土体应力一应变关系通过给定不同的围压，研究动剪切模量和

8、阻尼比随剪的滞后性。这两个参数取值合理与否对海底管道的应变的变化规律，为地震作用下海底管道的动力反应抗震设计和安全评价均有不可忽视的影响。分析和地震模拟振动台试验提供参数依据。共振柱试验是通过改变振动频率使圆柱形试样产1共振柱试验基本原理生共振并借以测求试样的动剪切模量、阻尼比等参数的试验沼】。这种方法始于20世纪30年代，首先由日共振柱试验是在一定湿度、密度和应力条件下的本学者阪田在砂性土动力特性