岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2238-2248.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1306

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于耗散能量的饱和黄土动孔压模型

简涛1, 2,孔令伟1, 2,柏巍1, 2,舒荣军1, 2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室,湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学,北京 100049
  • 收稿日期:2022-08-22 接受日期:2022-11-24 出版日期:2023-08-21 发布日期:2023-08-21
  • 通讯作者: 孔令伟,男,1967年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事特殊土的力学特性与灾害防治技术方面的研究。E-main: lwkong@whrsm.ac.cn E-mail:focusjian@126.com
  • 作者简介:简涛,男,1993年生,博士研究生,主要从事特殊土的力学特性研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(No. 2018YFC1505304);国家自然科学基金项目(No. 41772339,No. 41877281)

Dynamic pore pressure model for saturated loess based on dissipative energy

JIAN Tao1, 2, KONG Ling-wei1, 2, BAI Wei1, 2, SHU Rong-jun1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2022-08-22 Accepted:2022-11-24 Online:2023-08-21 Published:2023-08-21
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China (2018YFC1505304) and the National Natural Science Foundation of China (41772339, 41877281)

摘要: 通过一系列不排水动三轴试验探究了饱和黄土振动液化过程中孔隙水压力和累积耗散能量的演化模式,并讨论了围压、动应力幅值和固结应力比对其演化过程的影响。结果表明:饱和黄土的孔隙水压力和耗散能量随着循环荷载作用逐渐累积。固结围压抑制孔隙水压力增长而消耗更多能量;更大的动应力幅值使得孔隙水压力增长更快而消耗能量更少;等压固结下,孔隙水压力增长至围压从而触发初始液化,而偏压固结下,通常先达到振动液化应变标准而孔隙水压力并没有增长至围压水平,并且固结应力比越大,液化时孔隙水压力越小,消耗能量也更少。归一化孔隙水压力 u/σ0 与累积耗散能量W/Wf之间关系受围压、循环应力比和固结应力比影响较小,可统一用双曲线模型表示。

关键词: 饱和黄土, 振动液化, 孔隙水压力, 累积耗散能量

Abstract: A series of undrained dynamic triaxial tests is carried out to investigate the evolution patterns of pore water and accumulative dissipated energy during the vibration-induced liquefaction of saturated loess, and the effects of confining pressure, dynamic stress amplitude and consolidation stress ratio on them are discussed. The results show that the pore water pressure and dissipated energy of saturated loess gradually build-up with the increase of cyclic loading times during vibration-induced liquefaction. The consolidation confining pressure inhibits the increase of pore water pressure and consumes more energy. Larger dynamic stress amplitude leads to faster increase in pore water pressure and less energy consumption. Under the isotropic consolidation, the increase of pore water pressure causes the effective stress to be 0, thus triggering the initial liquefaction. However, under anisotropic consolidation, the specimen usually reaches the strain criterion for liquefaction first, while the pore water pressure does not increase to the confining pressure level, and the larger consolidation stress ratio leads to the lower pore water pressure and less cumulative dissipated energy during liquefaction. The pore water pressure is closely related to the cumulative dissipated energy, and normalized pore water pressure u/σ0 and the cumulative dissipated energy W/Wf are less influenced by the confining pressure, dynamic stress amplitude and consolidation stress ratio and can be expressed uniformly in a hyperbolic model

Key words: saturated loess, vibration-induced liquefaction, pore water pressure, cumulative dissipated energy

中图分类号: 

  • TU 444
[1] 李尧, 李嘉评. 复杂初始应力状态下松砂多向循环单剪特性[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2555-2565.
[2] 王晓磊, 刘理腾, 刘润, 刘历波, 董林, 任海. 地震历史对各深度土体抗液化性影响的振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2657-2666.
[3] 张俊然, 宋陈雨, 姜彤, 王俪锦, 赵金玓, 熊潭清. 非饱和黄土高吸力下的水力力学特性及微观结构分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2229-2237.
[4] 赵津桥, 丁选明, 刘汉龙, 欧强, 蒋春勇, . 珊瑚砂振冲密实加固响应室内模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2327-2336.
[5] 高旭龙, 张豫川, 黄鸿伟, 刘东发, 刘智璠, . 考虑变形影响的黄土土-水特征及其滞后效应[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2350-2359.
[6] 杨奇, 王晓雅, 聂如松, 陈琛, 陈缘正, 徐方, . 间歇循环荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1671-1683.
[7] 郭景琢, 郑刚, 赵林嵩, 潘军, 张宗俊, 周强, 程雪松, . 多排孔注浆引起土体变形与孔压规律试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 896-907.
[8] 陈平山, 吕卫清, 梁小丛, 周红星, 王婧, 马佳钧, . 含细粒珊瑚土抗液化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 337-344.
[9] 何文, 陈豪, 郑场松, 卢博凯, 王慢慢, . 尾矿渗透破坏及其导波监测试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 415-424.
[10] 张雷, 吕延栋, 王炳辉, 金丹丹, 竺明星, 方晨, . 絮凝−真空−电渗联合加固滩涂软土的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2383-2390.
[11] 丁瑜, 贾羽, 王晅, 张家生, 陈晓斌, 罗昊, 张宇, . 颗粒级配及初始干密度对路基翻浆冒泥特性的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2539-2549.
[12] 杜宇, 刘松玉, 祝刘文, 邹海峰, 蔡国军, . 基于孔压静力触探试验的水运工程土分类方法研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1353-1363.
[13] 李新明, 贾亚垒, 王志留, 尹松. 原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3327-3334.
[14] 苏新斌, 廖晨聪, 刘世奥, 张璐璐, . 基于预制滑动面的饱和黏土−结构物界面强度特性 三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2852-2860.
[15] 尹小卡, 杜思义, 王涛涛. 砂土液化与水泥粉煤灰碎石桩施工参数 关系的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2518-2524.
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] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .