›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (9): 3285-3293.doi: 10.16285/j.rsm.2016.2870

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

软黏土中吸力锚循环失稳过程的模型试验

程星磊1, 2,王建华1,王哲学1   

  1. 1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072;2. 天津城建大学 天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384
  • 收稿日期:2016-12-06 出版日期:2018-09-11 发布日期:2018-10-08
  • 通讯作者: 王建华,男,1955年生,博士,教授,博士生导师,主要从事土动力学与海洋岩土工程方面的研究工作。E-mail: tdwjh@tju.edu.cn E-mail: chengxinglei110@163.com
  • 作者简介:程星磊,男,1987年生,博士研究生,主要从事土的动力特性及本构关系方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.51579174);天津市高等学校基本科研业务费资助项目(No.2016CJ04,No.2016CJ01)

Model experiment on cyclic instability process of suction anchors in soft clays

CHENG Xing-lei1, 2, WANG Jian-hua1, WANG Zhe-xue1   

  1. 1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. Key Laboratory of Soft Soil Engineering Character and Engineering Environment of Tianjin, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China
  • Received:2016-12-06 Online:2018-09-11 Published:2018-10-08
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51579174) and the Fundamental Research Funds for the Universities in Tianjin City (2016CJ04, 2016CJ01).

摘要: 开展了张紧式吸力锚在侧壁最优系泊点处遭受平均荷载和循环荷载共同作用下的模型试验,着重研究了软黏土中吸力锚在等幅及变幅循环荷载下的变形失稳过程。研究发现,循环累积位移过大是锚发生破坏的主要原因。对于等幅循环加载试验,由于竖向附加荷重的施加,锚在水平向的循环累积位移要明显大于竖向,表现为明显的水平破坏模式。在特定的平均荷载水平下,循环荷载水平越高,锚的累积位移发展得越快,达到破坏所需的循环次数就越少。循环位移随循环次数的增长变化不明显,但随循环荷载水平的增大而增大。对于变幅循环加载试验,系泊点各方向的循环累积位移与循环位移均与循环荷载水平成正比。不同的循环加载时程下,锚的竖向累积位移均比水平累积位移大,表现为偏向于竖向破坏的中间破坏模式。锚前期的循环加载历史对后续加载产生的累积变形有明显影响。与静力加载相比,循环加载时锚的运动方向角有所增大,这可能是由于锚底孔压的累积要大于锚侧孔压的累积,从有效应力的角度分析,锚底有效应力的减少相对锚侧明显,进而使得锚竖向承载力减小得更多,导致锚的竖向运动更明显。

关键词: 吸力锚, 模型试验, 循环荷载, 循环变形, 软黏土

Abstract: Model tests of the suction anchors with taut mooring systems are conducted under combined average and cyclic loads at the optimal loading point on the side wall of anchors. The deformation instability process of suction anchor subjected to constant and variable amplitude cyclic loads are investigated. It is found that too large cyclic accumulative displacement is the main reason for the failure of anchor. The cyclic accumulative displacement of anchor in the horizontal direction is larger than that in the vertical direction due to application of the vertical additional loads, so the horizontal failure of suction anchors occurs for the constant amplitude cyclic loading tests. The accumulative displacement increases faster with higher cyclic load level at a given average load level, and the number of cycles to failure becomes less. The cyclic displacement does not change obviously with the increase of the number of cycles, but increases with the increase of cyclic load level. The cyclic accumulative displacement and cyclic displacement in each direction at the mooring point increase with the increase of cyclic load level for variable amplitude cyclic loading tests. The accumulative displacements are larger in vertical than in horizontal under different cyclic loading time histories, so the moderate preferring vertical failures of anchors occur. Besides, the previous cyclic loading histories have an obvious influence on the accumulative deformation produced by subsequent loading. Compared with the static loading, the movement direction angle of the anchor under cyclic loading increases, which may be due to the greater accumulation of pore pressure at the bottom of the anchor than that at the side wall. From the view of effective stress, the decrease of effective stress at the bottom is relative obvious than that at the side wall, thus vertical bearing capacity decreases more remarkably, and vertical movement of anchor is more obvious.

Key words: suction anchors, model tests, cyclic loads, cyclic deformation, soft clays

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[1] 刘 斌, 许宏发, 董 璐, 马语卿, 李可良, . 岩盐循环荷载下基于DS黏壶的非线性流变模型研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 107-114.
[2] 马显春, 罗 刚, 邓建辉, 上官力, . 陡倾滑面堆积层滑坡抗滑桩锚固深度研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 157-168.
[3] 王之东, 黎立云, 陈 滔, 刘兵权, . 矿柱岩爆模型试验中能量释放研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 177-185.
[4] 张治国,张成平,马兵兵,宫剑飞,叶 铜,. 滑坡作用下既有隧道锚索加固的物理模型试验与数值模拟研究[J]. , 2018, 39(S1): 51-60.
[5] 侯公羽,李小瑞,梁洪垚,梁金平,周蒙辉,崔永科,. 高强石膏材料配比研究及其在围岩试件(厚壁圆筒) 开挖卸荷试验中的应用[J]. , 2018, 39(S1): 159-166.
[6] 熊晓荣,汤 华,廖明进,尹小涛,王东英, . 隧道锚“楔形效应”的室内模型试验研究[J]. , 2018, 39(S1): 181-190.
[7] 魏焕卫,孙 川,王建强,李 瑜,刘 聪,张 伟,. 堆载下桩+地下墙水平承载组合基础模型试验研究[J]. , 2018, 39(S1): 203-210.
[8] 汪益敏,闫 岑,于 恒,李 奇. 静载作用下土工格栅加筋拓宽路堤土中应力特征试验研究[J]. , 2018, 39(S1): 311-317.
[9] 张玉芳,袁 坤,. 双锚固段新型锚索锚固性能研究及工程应用[J]. , 2018, 39(S1): 461-468.
[10] 时 刚,刘忠玉,李永辉. 循环荷载作用下考虑非达西渗流的软黏土一维流变固结分析[J]. , 2018, 39(S1): 521-528.
[11] 高 强,张强勇,张绪涛,向 文,. 深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析[J]. , 2018, 39(9): 3181-3194.
[12] 杨山奇,卢坤林,史克宝,赵瀚天,陈一鸣,. 刚性挡土墙后三维被动滑裂面的模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3303-3312.
[13] 周 昌,胡新丽,徐 楚,王 强,徐 迎. 基于电磁驱动的滑坡模型水分迁移理论及试验研究[J]. , 2018, 39(9): 3347-3354.
[14] 刘 聪,李术才,周宗青,李利平,王 康,侯福金, 秦承帅,高成路,. 复杂地层超大断面隧道施工围岩力学特征模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3495-3504.
[15] 陈 杨,杨 敏,魏厚振,李卫超,孟庆山,. 钙质砂中单桩轴向抗拔模型试验研究[J]. , 2018, 39(8): 2851-2857.
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[1] 马茂艳 ,程 桦 ,荣传新,. 基于改进西原模型的深井冻结压力数值计算分析[J]. , 2015, 36(10): 3015 -3022 .
[2] 尹训强,金煜皓,王桂萱,. 考虑土-结构相互作用效应和土质地基非线性的核岛厂房结构地震响应分析[J]. , 2017, 38(4): 1114 -1120 .
[3] 赵高文 ,樊恒辉 ,陈 华 ,路立娜 ,石 美, . 基于黏性土分散机制的分散性土化学改性研究[J]. , 2013, 34(S2): 210 -213 .
[4] 殷志祥,高 哲,张建成,孙逸飞,冯 瑶,何慧荣,. 考虑颗粒破碎引起级配演变的道砟边界面本构模型[J]. , 2017, 38(9): 2669 -2675 .
[5] 周 辉,胡善超,卢景景,张传庆. 板裂体组合条件下岩爆倾向性分析[J]. , 2014, 35(S2): 1 -7 .
[6] 孙立强 ,张京京 ,李 恒 ,闫澍旺 ,霍知亮 , . 软土地基上影响预应力钢筒混凝土管相对转角关键因素研究[J]. , 2015, 36(S1): 293 -298 .
[7] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[8] 周延军 ,耿应春 ,王贵宾 ,唐洪林 ,李祖奎. 深部地层岩石力学性质测试与分析研究[J]. , 2011, 32(6): 1625 -1630 .
[9] 贾善坡 ,陈卫忠 ,于洪丹 ,李香玲. 泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型研究(Ⅰ):理论模型[J]. , 2011, 32(9): 2596 -2602 .
[10] 杨建平,陈卫忠,杨典森,田洪铭,. 一种基于弹性应变能的裂隙岩体等效弹性模量评价方法[J]. , 2016, 37(8): 2159 -2164 .