本文關(guān)鍵詞：雙向動荷載作用下重塑紅土動變形特性研究

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【摘要】：紅土是熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛分布具有特殊工程地質(zhì)性質(zhì)的土體,在我國中西部、南方各省市大面積分布有紅土,研究紅土的動力特性對紅土地區(qū)的工程抗震設(shè)計具有積極的意義。以往對土體動力特性的研究通常利用動三軸儀在單向激振條件下進(jìn)行試驗,并用45°面上的應(yīng)力來模擬淺源或弱震地震發(fā)生時地震荷載對土體產(chǎn)生的水平剪切動荷載,而當(dāng)深源或強震地震發(fā)生時,只考慮把地震荷載簡化為水平剪切動荷載而忽略地震縱波對土體產(chǎn)生的拉壓動荷載作用是不合理的。目前,在雙向動荷載作用下對紅土的動力特性的研究尚未展開,而傳統(tǒng)的利用單向動荷載作用模擬地震荷載的研究具有一定的局限性�；诖�,本文利用SDT-20型雙向動三軸儀探究了紅土在雙向動荷載作用下的動變形特性,主要分析了含水率、固結(jié)應(yīng)力、固結(jié)比、徑向動荷載幅值、相位差等因素對紅土動應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線、動剪切模量、動剪切應(yīng)變、滯回曲線、阻尼比的影響。通過本文的試驗研究得到了以下結(jié)論:(1)固結(jié)應(yīng)力不同時,紅土動應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線隨著初始雙向動荷載耦合作用的變化表現(xiàn)出不同的變化特性,當(dāng)固結(jié)應(yīng)力為100k Pa時,徑向動荷載幅值越大即初始雙向動荷載耦合作用越強,施加動荷載初期動應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線更陡、更高;當(dāng)固結(jié)應(yīng)力為200k Pa和300k Pa時,隨著初始雙向動荷載耦合作用增強,動應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線先變陡、變高,再變緩、變低。(2)雙向動荷載作用下,紅土在不同徑向動荷載幅值下的Gd~γd關(guān)系曲線分布在一個較小的范圍內(nèi),而Gd~N關(guān)系曲線有明顯分離,隨徑向動荷載幅值的增大,相同循環(huán)周次下紅土的動剪切模量減小;隨固結(jié)比的增大,相同動剪應(yīng)變下紅土的動剪切模量增大,這主要是因為預(yù)壓密作用所致;雙向動荷載作用下,紅土的初始動剪切模量隨著相位差的增大先減小后增大,并在相位差為180°時達(dá)到最小值。(3)徑向動荷載幅值越大,紅土動剪切應(yīng)變發(fā)展速度越快,相同循環(huán)周次下,紅土的動剪切應(yīng)變隨著預(yù)剪應(yīng)力和固結(jié)應(yīng)力的增大而減小越大;紅土動剪切應(yīng)變的發(fā)展速度隨著相位差的增大先增大后減小,并在相位差為180°時達(dá)到最大值。(4)雙向動荷載作用下滯回曲線的形狀基本呈“月牙形”而不是“橢圓形”,這是因為動三軸儀做出的實際資料中,包含著塑性變形;雙向動荷載作用下,含水率和固結(jié)應(yīng)力對等壓固結(jié)時紅土試樣的破壞模式有明顯的影響,含水率較低、固結(jié)應(yīng)力較小時,試樣的拉伸變形發(fā)展較快,并最終呈受拉破壞模式,而含水率較高、固結(jié)應(yīng)力較大時,試樣壓縮變形發(fā)展較快,并最終呈受壓破壞模式;一定范圍內(nèi)徑向動荷載幅值的施加和增加對紅土的破壞模式?jīng)]有影響,但隨著徑向動荷載幅值的增加,滯回曲線向左偏移,紅土試樣的壓縮變形發(fā)展被抑制,說明徑向動荷載的施加會促使試樣拉伸變形的發(fā)展。(5)含水率對紅土的阻尼比有一定影響,w20%時,阻尼比隨含水率的增大而增大,w20%時,含水率對阻尼比的影響可以忽略不計;徑向動荷載對阻尼比變化影響的規(guī)律性不明顯;動剪應(yīng)變較小(γd1%)時,阻尼比的變化沒有特定規(guī)律,而當(dāng)γd1%時,隨動剪應(yīng)變增加阻尼比處于穩(wěn)定平衡階段,本文建議采用穩(wěn)定平衡階段計算出的阻尼比為準(zhǔn)作為參考。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU435

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本文編號：1260245