【摘要】：黏土、砂土和礫土等巖土顆粒材料作為大量建筑物和構(gòu)筑物的承載體廣泛存在,在地震、爆破和機(jī)械動(dòng)力等動(dòng)載荷誘因作用下,飽和狀態(tài)下的巖土顆粒材料極易發(fā)生液化,砂土液化常與孔隙水壓力的積累有關(guān),砂土材料內(nèi)部孔隙水壓力的上升可使砂土的有效圍壓下降,導(dǎo)致土體的強(qiáng)度和剛度降低,所以研究動(dòng)載荷作用下砂土材料內(nèi)部孔隙水壓力的變化過(guò)程可評(píng)估土體的強(qiáng)度,于是本文通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)對(duì)砂土的動(dòng)孔壓進(jìn)行了研究。動(dòng)力作用下土體孔壓的上升是顆粒骨架和孔隙水相互作用下的結(jié)果,本文首先通過(guò)顆粒的細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)孔壓的變化規(guī)律進(jìn)行了分析,根據(jù)砂土的不均勻系數(shù)大小,提出了等徑均勻顆粒和不等徑顆粒的細(xì)觀骨架排列規(guī)則,依據(jù)顆粒排列規(guī)則對(duì)孔壓變化規(guī)律進(jìn)行了解釋,分析得出:不均勻系數(shù)較小時(shí),砂土顆粒的均勻程度高,顆粒初始細(xì)觀排列結(jié)構(gòu)存在的穩(wěn)定排列結(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定排列結(jié)構(gòu),在動(dòng)載荷較小時(shí),孔壓主要受不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)成分影響,在動(dòng)載荷較大時(shí),孔壓也受到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)成分影響;不均勻系數(shù)較大時(shí),顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度較差,理論上砂土更易液化。本文也利用PFC~(2D)模擬了水沉法制作砂土模型的過(guò)程,包括均勻砂土模型和不均砂土模型,根據(jù)模型顆粒間接觸價(jià)鍵,以等徑顆粒為例,總結(jié)了顆粒的排列規(guī)則,一定程度上驗(yàn)證了孔壓規(guī)律分析的合理性。本文總結(jié)了基于破壞參數(shù)的孔隙水壓力增長(zhǎng)模型,根據(jù)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的4種砂土在液化前的孔壓比增長(zhǎng)曲線,以N/N_L為變量對(duì)孔壓S型曲線進(jìn)行了擬合,對(duì)孔壓S型曲線的三個(gè)增長(zhǎng)階段進(jìn)行了分析,判斷曲線的第二增長(zhǎng)階段最能代表孔壓的增速程度,通過(guò)繪制孔壓比與循環(huán)比N/N_L的關(guān)系擬合曲線的斜率曲線,分析了各砂土的孔壓增速的快慢的依次順序。本文根據(jù)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)得到的孔壓數(shù)據(jù),基于PSO-SVM算法建立了孔壓數(shù)據(jù)分類(lèi)模型和回歸模型,在孔壓分類(lèi)模型中,分類(lèi)結(jié)果表明二分類(lèi)情況下,數(shù)據(jù)分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)到100%,在三分類(lèi)情況下,測(cè)試集的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為83.3%,綜合說(shuō)明分類(lèi)效果良好。在孔壓回歸模型中,其決定系數(shù)R~2達(dá)到0.95,回歸效果良好。并根據(jù)敏感性分析原理,利用孔壓回歸模型作為孔壓敏感性分析的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)孔壓敏感性分析得到了各影響因素對(duì)孔壓的影響重要程度。
【圖文】：

液化研究時(shí)采用的是箱式容器；但當(dāng)試驗(yàn)最好是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，而圓筒形容器即為完全受力性能好，并且圓筒形框架容器無(wú)邊角的密實(shí)[64]，因此，圓筒形在砂土液化的振，本研究試驗(yàn)采用密封圓形容器作為模松砂的孔隙水壓力增長(zhǎng)規(guī)律研究中，，飽動(dòng)，容器上部為自由空間，振動(dòng)過(guò)程中孔下部的砂土孔隙中，由于模型尺寸較小積累和消散時(shí)間間隙非常小，甚至達(dá)到。而真實(shí)的砂土地層的厚度尺寸達(dá)到幾十或黏土覆蓋，真實(shí)地震動(dòng)在地層中產(chǎn)生的空間，在此情況下，砂土的滲流模型中排采用的容器的上部自由空間采用活塞蓋250

傳感器利用多晶硅材料的壓力敏感特性，通過(guò)集成工藝在在壓力膜制成壓敏電阻，其靈敏度特性是金屬材料的 50 多倍，通過(guò)微型化普通傳感器也小很多。傳感器通過(guò)將硅膜片在壓力下的電阻值變化輸出，通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得出：傳感器的零點(diǎn)輸出小，動(dòng)態(tài)頻響高，線適用于監(jiān)測(cè)精度要求高的實(shí)際工程及受尺寸限制的室內(nèi)模型試驗(yàn)。器的主要性能參數(shù)包括：測(cè)量范圍-20~+20kPa，輸出信號(hào)范圍 0~5 2.5V），頻率響應(yīng)范圍 0～10MHz，精度 0.5%。器數(shù)據(jù)采集過(guò)程如圖 2-3 所示，傳感器輸出的電信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將數(shù)值存入數(shù)據(jù)采集卡的寄存器內(nèi)，然后數(shù)據(jù)采集卡公開(kāi)的傳輸協(xié)議和寄存器進(jìn)行通訊，最后對(duì)請(qǐng)求返回的的電壓和水壓力換算關(guān)系得出動(dòng)態(tài)水壓力數(shù)據(jù)，整個(gè)過(guò)程中穩(wěn)壓直采集卡和傳感器進(jìn)行供電。以上各硬件模塊的組裝和數(shù)據(jù)通訊處理個(gè)系統(tǒng)均通過(guò)自主開(kāi)發(fā)完成，起到了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的效果。傳感器直流電源
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TD311

【參考文獻(xiàn)】

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1 王東旭;;扎哈淖爾露天礦采場(chǎng)和排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析及治理措施[J];露天采礦技術(shù);2015年08期

2 王炳輝;陳國(guó)興;孫田;李小軍;;砂礫土抗液化強(qiáng)度的小型土箱振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[J];巖土工程學(xué)報(bào);2015年11期

3 周燕國(guó);李永剛;丁海軍;陳云敏;凌道盛;石川明;社本康^

本文編號(hào)：2648735