›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (6): 1691-1697.doi: 10.16285/j.rsm.2015.06.022

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

循环荷载下人工结构性土变形与强度特性试验研究

刘维正1,瞿 帅1,章定文2,徐林荣1   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 东南大学 交通学院,江苏 南京 210096
  • 收稿日期:2014-08-12 出版日期:2015-06-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:刘维正,男,1982年生,博士后,讲师,主要从事特殊土静动力学方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.51208517,No.U1134207);中国博士后科学基金项目(No.2013M530360)。

Experimental study of behavior of deformation and strength of artificial structural soft clay under cyclic loading

LIU Wei-zheng1,QU Shuai1,ZHANG Ding-wen2,XU Lin-rong1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. School of Transportation, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China
  • Received:2014-08-12 Online:2015-06-11 Published:2018-06-14

摘要: 针对长期动载作用下天然沉积结构性黏土地基强度和刚度循环软化问题,分别以水泥和食糖为模拟粒间胶结和大孔隙的材料,制备了不同胶结强度和初始孔隙比的人工结构性土,开展了人工结构性土与相应重塑土的动三轴试验,分析了土体胶结强度、初始孔隙比、围压和动应力幅值对累积变形和动强度的影响规律。试验结果表明:累积应变-振动次数曲线以临界循环应力为界分为:塑性安定型、临界型和破坏型;临界循环应力随胶结强度增大、初始孔隙比减小而增大;土体胶结强度越高,脆性破坏越明显,累积应变曲线转折点对应的应变越小。动强度的应变破坏标准采用转折点应变值更符合土性变化规律;动强度随胶结强度增大、初始孔隙比减小而增大;动黏聚力cd随破坏振次增大而降低,而动内摩擦角?d基本不变。试验结果可为软弱土地基动力灾变控制提供有益参考。

关键词: 人工结构性土, 粒间胶结, 初始孔隙比, 累积变形, 动强度

Abstract: This paper aims at studying the cyclic softening of strength and stiffness of natural sedimentary structural clay in long-term dynamic loading. The artificial structured soils with different inter-particle bonding strengths and different initial void ratios are prepared, using cement as bonding material and sugar to mimic the large pores. A series of dynamic triaxial tests is performed on the structured clay and corresponding remolded soil to investigate the influence of bonding strength, initial void ratio, confining pressure and dynamic stress amplitude on the accumulated deformation and dynamic strength. Three distinct relationships between accumulative plastic strain and cyclic number can be identified according to the critical cyclic stress ratio(CSR): plastically stable, critical and destructive types. The critical cyclic stress increases with the increase of inter-particle bonding and the decrease of initial void ratio. The structured clay with higher bonding strength behaves in more obvious brittle failure, and has a smaller strain associated with the inflection point of the accumulated strain curve, which is suitable to be regarded as the strain failure criteria for dynamic strength. Moreover, the dynamic strength increases with the increase of inter-particle bonding and the decrease of initial void ratio, and the dynamic cohesion cd decreases with the increment of cyclic failure number; while the dynamic angle of internal friction ?d basically remains unchanged. This study results can provide useful reference for controlling the dynamic catastrophes of soft ground.

Key words: artificial structural clay, inter-particle bonding, initial void ratio, accumulated deformation, dynamic strength

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[1] 王丽琴, 邵生俊, 王 帅, 赵 聪, 石鹏鑫, 周 彪, . 原状黄土的压缩曲线特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1076-1084.
[2] 周恩全, 王琼, 宗之鑫, 陆建飞. 饱和橡胶砂动力特性动三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3797-3804.
[3] 庄心善, 王俊翔, 王 康, 李 凯, 胡 智. 风化砂改良膨胀土的动力特性研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 149-156.
[4] 张 炜,李 亚,周松望,蒋正波,吴 非,梁文洲,. 南海北部区域黏土循环动力特性试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2413-2423.
[5] 孔纲强,李 辉,王忠涛,文 磊,. 透明砂土与天然砂土动力特性对比[J]. , 2018, 39(6): 1935-1940.
[6] 王闵闵,鹿 群,郭少龙,高 萌,沈仲涛,. 循环荷载作用下纤维水泥土动力特性[J]. , 2018, 39(5): 1753-1760.
[7] 汪明元,吴金标,张建经,廖蔚茗,闫孔明,. 一种适用于室内模型试验的循环加载装置研制及试验研究[J]. , 2018, 39(3): 1145-1152.
[8] 周正龙,陈国兴,赵 凯,吴 琪,马维嘉. 循环加载方向角对饱和粉土不排水动力特性的影响[J]. , 2018, 39(1): 36-44.
[9] 周燕国,谭晓明,梁 甜,黄 博,凌道盛,陈云敏,. 利用地震动强度指标评价场地液化的离心模型试验研究[J]. , 2017, 38(7): 1869-1877.
[10] 臧 濛,孔令伟,曹 勇. 描述循环荷载作用下黏土累积变形的改进模型[J]. , 2017, 38(2): 435-442.
[11] 臧 濛,孔令伟,郭爱国. 静偏应力下湛江结构性黏土的动力特性[J]. , 2017, 38(1): 33-40.
[12] 罗如平,李卫超,杨 敏, . 水平循环荷载下海上大直径单桩累积变形特性[J]. , 2016, 37(S2): 607-612.
[13] 高 昂,张孟喜,刘 芳,梁 勇,. 分级循环荷载下土工格室加筋路堤模型试验研究[J]. , 2016, 37(8): 2213-2221.
[14] 高 昂,张孟喜,朱华超,姜圣卫,. 循环荷载及静载下土工格室加筋路堤模型试验研究[J]. , 2016, 37(7): 1921-1928.
[15] 沈 扬 ,陶明安,王 鑫,杜文汉,. 交通荷载引发主应力轴旋转下软黏土变形与强度特性试验研究[J]. , 2016, 37(6): 1569-1578.
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[1] 王 刚,李术才,王明斌. 渗透压力作用下加锚裂隙岩体围岩稳定性研究[J]. , 2009, 30(9): 2843 -2849 .
[2] 刘玉成,曹树刚,刘延保. 可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨[J]. , 2010, 31(3): 925 -931 .
[3] 刘恩龙. 岩土破损力学:结构块破损机制与二元介质模型[J]. , 2010, 31(S1): 13 -22 .
[4] 介玉新,杨光华. 基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法[J]. , 2010, 31(S2): 38 -42 .
[5] 周 华,王国进,傅少君,邹丽春,陈胜宏. 小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析[J]. , 2009, 30(4): 1175 -1180 .
[6] 叶 飞,朱合华,何 川. 盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析[J]. , 2009, 30(5): 1307 -1312 .
[7] 陈 林,张永兴,冉可新. 考虑剪应力作用的挡土墙主动土压力计算[J]. , 2009, 30(S2): 219 -223 .
[8] 罗 强 ,王忠涛 ,栾茂田 ,杨蕴明 ,陈培震. 非共轴本构模型在地基承载力数值计算中若干影响因素的探讨[J]. , 2011, 32(S1): 732 -0737 .
[9] 王云岗 ,章 光 ,胡 琦. 斜桩基础受力特性研究[J]. , 2011, 32(7): 2184 -2190 .
[10] 龚维明,黄 挺,戴国亮. 海上风电机高桩基础关键参数试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 115 -121 .