岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1845-1854.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1435

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

循环荷载下重塑弱膨胀土滞回曲线 形态特征定量研究

庄心善,赵汉文,王俊翔,黄勇杰,胡智   

  1. 湖北工业大学 土木建筑与环境学院,湖北 武汉 430068
  • 收稿日期:2019-08-21 修回日期:2019-10-31 出版日期:2020-06-11 发布日期:2020-08-01
  • 作者简介:庄心善,男,1964年生,博士,教授,博士生导师,主要从事环境岩土工程与边坡工程等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51708190)。

Quantitative research on morphological characteristics of hysteretic curves of remolded weak expansive soil under cyclic loading

ZHUANG Xin-shan, ZHAO Han-wen, WANG Jun-xiang, HUANG Yong-jie, HU Zhi   

  1. College of Civil Engineering and Architecture, Hubei University of Technology, Wuhan, Hubei 430068, China
  • Received:2019-08-21 Revised:2019-10-31 Online:2020-06-11 Published:2020-08-01
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51708190).

摘要: 以重塑弱膨胀土为研究对象,利用GDS动静态真三轴仪采用分级、单级加载方式对土体进行循环动荷载试验,研究不同围压、频率、固结应力比下土体滞回曲线演化规律。采用滞回曲线形态特征(包围的面积S、长轴斜率k、相邻滞回曲线中心间距d及不闭合程度εp)对土体滞回曲线进行定量描述。试验结果表明:膨胀土滞回曲线的S、d、εp随动应力幅值增大呈非线性增大,随围压、频率、固结应力比的增大而减小;k随动应力幅值的增大呈对数关系衰减,随围压、频率、固结应力比的增加而增大;单级循环荷载下膨胀土滞回曲线εp、d、S均随振次的增加呈非线性衰减,出现循环蠕变现象,分级加载历史对膨胀土滞回曲线的影响较小。

关键词: 膨胀土, 循环动荷载, 固结应力比, 滞回曲线, 循环蠕变

Abstract: A series of cyclic triaxial tests is conducted by GDS apparatus to investigate the effects of confining pressure, loading frequency, consolidation stress ratio on the hysteretic curves of the remolded weak expansive soil under multi-step loadings and single-step loadings respectively. Morphological characteristics of hysteretic curves are quantitatively described by three parameters, namely, the area S of the hysteretic curve, the slope of curve k, center offset distance d of adjacent hysteretic curves, and the degree of closure εp. The results show that the S, d and εp of the hysteretic curve of weak expansive soils increase nonlinearly with the increase of dynamic stress amplitude, while decrease with the increase of confining pressure, frequency and consolidation stress ratio. The k decreases logarithmically with the increase of dynamic stress amplitude, and increases with the increase of confining pressure, loading frequency and consolidation stress ratio. Hysteretic curves of weak expansive soil are approximately parallel under single-step loading. The parameters of εp, d and S decrease nonlinearly with the increase of loading cycle, which reflects the phenomenon of cyclic creep. The multi-step loading history has a slight influence on the hysteretic curve of weak expansive soil.

Key words: expansive soil, cyclic loading, consolidation stress ratio, hysteretic curve, cyclic creep

中图分类号: 

  • TU441.8
[1] 商拥辉, 徐林荣, 蔡雨, . 浸水环境下重载铁路改良土路基动力特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2739-2745.
[2] 骆赵刚, 汪时机, 杨振北, . 膨胀土湿干胀缩裂隙演化及其定量分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2313-2323.
[3] 庄心善, 赵汉文, 陶高梁, 王俊翔, 黄勇杰. 循环荷载下弱膨胀土累积变形与动强度 特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3192-3200.
[4] 谢辉辉, 许振浩, 刘清秉, 胡桂阳, . 干湿循环路径下弱膨胀土峰值及残余强度演化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 245-252.
[5] 刘祖强, 罗红明, 郑敏, 施云江, . 南水北调渠坡膨胀土胀缩特性及变形模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 409-414.
[6] 李晶晶, 孔令伟, . 膨胀土卸荷蠕变特性及其非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3465-3475.
[7] 陈永青, 文畅平, 方炫强, . 生物酶改良膨胀土的修正殷宗泽模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3515-3523.
[8] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 南阳原状膨胀土不排水剪切性状时效性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2947-2955.
[9] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 考虑卸荷速率的K0固结膨胀土应力-应变行为[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1299-1306.
[10] 蔡正银, 朱 洵, 黄英豪, 张 晨. 冻融过程对膨胀土裂隙演化特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4555-4563.
[11] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 卸荷损伤原状膨胀土剪切力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4685-4692.
[12] 梁维云, 韦昌富, 颜荣涛, 杨德欢. NaCl溶液饱和膨胀土的压缩特性及其微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4759-4766.
[13] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 原状膨胀土剪切力学特性的卸荷速率 效应试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3758-3766.
[14] 郑俊杰, 吕思祺, 曹文昭, 景 丹, . 高填方膨胀土作用下刚柔复合桩基 挡墙结构数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 395-402.
[15] 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.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 黄平路,陈从新,肖国峰,林 健. 复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究[J]. , 2009, 30(10): 3020 -3024 .
[3] 杜佐龙,黄茂松,李 早. 基于地层损失比的隧道开挖对临近群桩影响的DCM方法[J]. , 2009, 30(10): 3043 -3047 .
[4] 朱训国,杨 庆. 全长注浆岩石锚杆中性点影响因素分析研究[J]. , 2009, 30(11): 3386 -3392 .
[5] 蔚立元,李术才,徐帮树. 舟山灌门水道海底隧道钻爆法施工稳定性分析[J]. , 2009, 30(11): 3453 -3459 .
[6] 贾 强,张 鑫,应惠清. 桩基础托换开发地下空间不均匀沉降的数值分析[J]. , 2009, 30(11): 3500 -3504 .
[7] 关伶俐,田洪铭,陈卫忠. 煤岩力学特性及其工程应用研究[J]. , 2009, 30(12): 3715 -3719 .
[8] 苗强强,张 磊,陈正汉,黄雪峰. 非饱和含黏砂土的广义土-水特征曲线试验研究[J]. , 2010, 31(1): 102 -106 .
[9] 张莎莎,谢永利,杨晓华,戴志仁. 典型天然粗粒盐渍土盐胀微观机制分析[J]. , 2010, 31(1): 123 -127 .
[10] 齐吉琳,马 巍. 冻土的力学性质及研究现状[J]. , 2010, 31(1): 133 -143 .