钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究

doi:10.16285/j.rsm.2018.2129

岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (1): 78-86.doi: 10.16285/j.rsm.2018.2129

钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究

芮圣洁^{1, 2}，国振^{1, 2}，王立忠^{1, 2}，周文杰^{1, 2}，李雨杰^{1, 2}

1. 浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310058；2. 浙江大学浙江省海洋岩土工程与材料重点试验室，浙江杭州 310058

收稿日期:2018-11-21 修回日期:2019-05-06 出版日期:2020-01-13 发布日期:2020-01-05
通讯作者: 国振，男，1982年生，博士，副教授，主要从事海洋岩土工程方面的研究工作。E-mail: nehzoug@163.com E-mail:ruishengjie@zju.edu.cn
作者简介:芮圣洁，男，1994年生，博士研究生，主要从事钙质砂力学特性的研究工作。
基金资助:
工业与信息化部高技术船舶项目（[2016]22）；国家自然科学基金项目（No.51779220）；浙江省自然科学基金项目（No.LHZ19E090003）；浙江省重点研发项目（No.2018C03031）；中央高校基本科研业务费（No.2019QNA4038）。

Experimental study of cyclic shear stiffness and damping ratio of carbonate sand-steel interface

RUI Sheng-jie^{1, 2}, GUO Zhen^{1, 2}, WANG Li-zhong^{1, 2}, ZHOU Wen-jie^{1, 2}, LI Yu-jie^{1, 2}

1. College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 2. Key Laboratory of Offshore Geotechnics and Material of Zhejiang Province, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China

Received:2018-11-21 Revised:2019-05-06 Online:2020-01-13 Published:2020-01-05
About author:First author: RUI Sheng-jie, male, (1994-),PhD candidate, mainly engaged in the research work of carbonate sands characteristics. E-mail: ruishengjie@zju.edu.cn Corresponding author: GUO Zhen, male, (1982-), PhD, associate Professor, mainly engaged in the research work of offshore geotechnics。E-mail: nehzoug@163.com
Supported by:
This work was supported by the Ministry of Industry and Information Technology with the Research Project in the Fields of High-tech Ships ([2016]22), the National Natural Science Foundation of China (51779220), Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China (LHZ19E090003), the Key Research and Development Program of Zhejiang Province (2018C03031) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2019QNA4038).

摘要/Abstract

摘要： 钙质砂与钢界面的动力响应对岛礁地质条件下结构物基础的安全与稳定具有重要意义。基于界面环剪仪，开展了一系列钙质砂?钢界面循环剪切试验，探究了法向应力、剪切位移幅值和粒径大小对界面剪切刚度和阻尼比的影响，并与石英砂进行了对比。研究结果表明：法向应力和剪切位移幅值对界面剪切刚度和阻尼比起控制作用；法向应力的增大导致界面剪切刚度增大、阻尼比降低；剪切位移幅值的增大，则导致剪切刚度近似呈反比降低，而阻尼比近似呈对数增大；对于均一粒径的钙质砂，存在着分界粒径，使其剪切刚度和阻尼比的变化规律呈现显著区别；石英砂粒径较大时，其界面剪切刚度和阻尼比与钙质砂明显不同，而粒径较小时两类砂表现出类似的剪切刚度和阻尼比特性。

关键词: 钙质砂, 钢界面, 循环剪切, 剪切刚度, 阻尼比

Abstract: The dynamic response of carbonate sand-steel interface is of great significance to the safety and stability of foundations in reef islands. Based on the interface ring shear apparatus, a series of cyclic shear tests on the interface between carbonate sand and steel was carried out. The effects of normal stress, cyclic amplitude and particle size on the interface shear stiffness and damping ratio were investigated, and compared with quartz sand. The results show that normal stress and cyclic amplitude have significant effects on the interface shear stiffness and damping ratio; the increase of normal stress level increases the shear stiffness and decreases the damping ratio; the increase of cyclic amplitude leads to an approximate inverse reduction of shear stiffness and an approximate logarithmic increase of damping ratio; for carbonate sand with a uniform particle size, a critical particle size exists that results in a significantly different interface shear behavior. When the particle size of quartz sands is large, the shear stiffness and damping ratio are different from those of carbonate sands. But, if the particle size is small, the shear stiffness and damping ratio of these two sands are almost the same.

Key words: carbonate sand, steel interface, cyclic shear, shear stiffness, damping ratio

中图分类号: TU 411

芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.

RUI Sheng-jie, GUO Zhen, WANG Li-zhong, ZHOU Wen-jie, LI Yu-jie, . Experimental study of cyclic shear stiffness and damping ratio of carbonate sand-steel interface[J]. Rock and Soil Mechanics, 2020, 41(1): 78-86.

参考文献

相关文章 15

[1]	董林, 陈强, 夏坤, 李彦苍, 李燕, 王晓磊. 细粒土黏性对液化与循环软化特性影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 228-237.
[2]	沈扬, 沈嘉毅, 梁晖, 樊科伟. 基于3D打印技术的仿真钙质砂三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2353-2362.
[3]	陈嘉瑞, 樊宝云, 叶剑红, 张春顺, . 钙质砂颗粒破碎特性及破碎演化模型三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2095-2105.
[4]	祁凯, 万志辉, 戴国亮, 胡涛, 周峰, 张鹏, . 基于不同注浆材料固化钙质砂的力学性能试验及微观机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1825-1838.
[5]	邵国建, 毛泽辉, 苏宇宸, 焦泓程, 吕亚茹. 钙质砂透射系数探究：波形耦合作用及梯度提升预测方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3661-3672.
[6]	刘璐, 李帅学, 张鑫磊, 高洪梅, 王志华, 肖杨. 微生物加固珊瑚砂动剪切模量与阻尼比特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3410-3420.
[7]	尹敬涵, 盛谦, 崔臻, 张茂础, . 基于多尺寸结构面的循环剪切力学特性及其抗剪强度研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 405-414.
[8]	王丽艳, 蒋飞, 庄海洋, 王炳辉, 张雷, 李明, . 考虑水化期影响的橡胶−钢渣填料动力特性与微观分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 53-62.
[9]	李世昌, 李剑, 余飞, 耿赟, 杨奇志, 王江琛, . 峰前等剪应力幅值下黏土−混凝土接触面小变形特性分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 208-216.
[10]	张大伟, 李昊泽, 刘飞禹, 冯忞, . 双向循环荷载作用下胶−砂粒径比对橡胶砂剪切特性影响[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 239-247.
[11]	蒋明杰, 李泽懿, 吉恩跃, 刘宇菠, 梅国雄, . 考虑级配影响的粗粒土−格栅最优网格尺寸试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2565-2572.
[12]	陈军浩, 张艳娥, 王刚, 王恒, . 不同固结路径下钙质砂固结排水强度性状研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(8): 2290-2298.
[13]	周恩全, 白宇航, 姚缘, 王龙, 陆建飞, . 橡胶混合黏土小应变剪切模量特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 705-713.
[14]	杨阳, 王乐, 马建华, 童晨曦, 张春会, 王智超, 田英辉, . 考虑颗粒破碎影响的钙质砂中海底管道贯入机制研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 623-632.
[15]	张季如, 陈敬鑫, 王磊, 彭伟珂. 三轴剪切过程中排水条件对钙质砂颗粒破碎、变形和强度特性的影响[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 375-384.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究

Experimental study of cyclic shear stiffness and damping ratio of carbonate sand-steel interface

PDF (Chinese)

PDF (English)

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0