›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (6): 1675-1681.doi: 10.16285/j.rsm.2017.06.016

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

三轴循环加卸载条件下高含冰冻结砂土变形特性试验研究

杜海民,马 巍,张淑娟,周志伟   

  1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 冻土工程国家重点实验室,甘肃 兰州 730000
  • 收稿日期:2015-09-08 出版日期:2017-06-12 发布日期:2018-06-05
  • 通讯作者: 马巍,男,1963年生,研究员,主要从事冻土力学方面的科研工作。E-mail: mawei@lzb.ac.cn E-mail:duhaimin@lzb.ac.cn
  • 作者简介:杜海民,男,1987年生,博士生,主要从事冻土力学方面的研究。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2012CB026106);冻土工程国家重点实验室自主课题(No.SKLFSE-ZT-07);冻土工程国家重点实验室开放基金(No.SKLFSE201605)。

Experimental investigation on deformation characteristics of ice-rich frozen silty sands under triaxial loading-unloading cycle

DU Hai-min, MA Wei, ZHANG Shu-juan, ZHOU Zhi-wei   

  1. State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, Gansu 730000, China
  • Received:2015-09-08 Online:2017-06-12 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by the National Program on Key Basic Research Project of China (973 Program) (2012CB026106), the Independent Program for State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering (SKLFSE-ZT-07) and the Open Project Program of the State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering (SKLFSE201605).

摘要: 基于一系列同一温度、同一应变率、不同含水率和围压条件下的高含冰冻结粉质砂土的三轴循环加、卸载试验,开展了高含冰量冻结粉质砂土的能量耗散与剪切模量特性研究。试验结果表明:随着含水率的增加,冻土的塑性先增加,然后减小,并且30.6%的含水率可以作为一个塑性破坏点;随着剪应变的增加,偏应力的变化主导着能量耗散的变化,并且在试样变形过程中克服冰颗粒之间的作用所耗散的能量值很小;随着剪应变的增加,冻土的剪切模量一直减小,且小含水率条件下减小的速率会有一个明显的转折点,并且含水率对剪切模量的影响可分为3类。该研究结果可为高含冰冻土区工程设计中参数的选择提供重要的依据。

关键词: 三轴循环加卸载, 高含冰量冻结砂土, 围压, 含水率, 能量耗散, 剪切模量

Abstract: Energy dissipation and shear modulus variation of ice-rich frozen silty sand with different water contents are investigated in a comprehensive experimental program of triaxial loading-unloading cyclic tests under various confining pressures at the same temperature and strain rate conditions. The results show that the plasticity of frozen silty sand firstly increases and then decreases as the water content increases. The frozen soil presents mostly plastic failure mode with a water content threshold of 30.6%. The energy dissipation as shear strain increases is mainly induced by deviator stress variation, and less energy dissipation overcomes the effect between ice particles in the deformation process of frozen soil. Shear modulus always decreases as shear strain increases. The decreasing rate of shear modulus has an apparent change point at low water content.. Three types of effects of water content on shear modulus can be observed. These testing results can provide important implications for the parameter selection on engineering design in permafrost region with ice-rich soil.

Key words: triaxial loading-unloading cycle, ice-rich frozen silty sand, confining pressure, water content, energy dissipation, shear modulus

中图分类号: 

  • TU 411.3

[1] 周跃峰, 杨哲, 饶锡保, 肖国强, 周黎明. 不同含水率下黏土弹性参数的 弯曲−伸展元试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 387-393.
[2] 梁珂, 陈国兴, 杭天柱, 刘抗, 何杨, . 砂类土最大动剪切模量的新预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1963-1970.
[3] 杨凯旋, 侯天顺. 击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的 影响规律[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1971-1982.
[4] 侯志强, 王宇, 刘冬桥, 李长洪, 刘昊. 三轴疲劳-卸围压条件下大理岩力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1510-1520.
[5] 赵军, 郭广涛, 徐鼎平, 黄翔, 胡偲, 夏跃林, 张頔. 三轴及循环加卸载应力路径下深埋 硬岩变形破坏特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1521-1530.
[6] 杜宇翔, 盛谦, 王帅, 付晓东, 罗红星, 田明, 王立纬, 梅鸿儒. 昔格达组半成岩微观结构与力学性质研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1247-1258.
[7] 李宗泽, 姜德义, 范金洋, 陈 结, 刘 伟, 吴 斐, 杜 超, 康燕飞. 盐岩三轴间隔疲劳特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1305-1312.
[8] 史振宁, 戚双星, 付宏渊, 曾铃, 何忠明, 方睿敏, . 降雨入渗条件下土质边坡含水率分 布与浅层稳定性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 980-988.
[9] 梁珂, 陈国兴, 刘抗, 王彦臻, . 饱和珊瑚砂最大动剪切模量的 循环加载衰退特性及预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 601-611.
[10] 魏纲, 张鑫海, 林心蓓, 华鑫欣, . 基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 635-644.
[11] 梁珂, 何杨, 陈国兴, . 南沙珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 23-31.
[12] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[13] 范运辉, 朱其志, 倪涛, 张坤, 张振南, . 基于弹性张量离散化的脆延转变本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 181-188.
[14] 丁长栋, 张杨, 杨向同, 胡大伟, 周辉, 卢景景, . 致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率 演化规律及微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3300-3308.
[15] 王鹏飞, 谭文辉, 马学文, 李子建, 刘景军, 武洋帆, . 不同粗糙度和隙宽贯通充填裂隙 渗流特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3062-3070.
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