本文采用新型動單剪儀對原狀黃土進行動力試驗研究。研究了含水率、壓縮應力對原狀黃土動應力-應變關系以及動剪切模量、阻尼比和動強度的影響規(guī)律,得出了動剪切模量、阻尼比的經(jīng)驗公式。分析了物性條件、靜力條件以及動力條件變化對蘭州黃土震陷變形的影響,建立了結構性黃土的震陷系數(shù)經(jīng)驗公式。進而研究了一定條件下黃土的增濕-震陷總變形特性規(guī)律。本文得到以下結論:（1）黃土的動應力-動應變曲線符合雙曲線函數(shù)。動剪應力隨著動剪應變的增大呈非線性增長,最終趨于平緩。含水率越大,曲線越低;壓縮應力越大,曲線越高。（2）黃土的動剪切模量隨動剪應變的發(fā)展呈非線性減小態(tài)勢。含水率和壓縮應力對動剪切模量的影響明顯,最終建立了 Hardin-Drnevich雙曲線模型中動剪切模量隨壓縮應力、構度和動剪應變變化的經(jīng)驗公式。（3）黃土的阻尼比隨動剪應變的增大而增大。含水率越高,阻尼比越大;壓縮應力對阻尼比影響不太明顯。（4）黃土的動強度隨振次的增大而減小。含水率越高,動強度值越小;壓縮應力越大,動強度越大。（5）物性條件、靜力條件以及動力條件變化對黃土震陷變形的影響明顯。震陷系數(shù)隨含水率、循環(huán)次數(shù)及剪應變的增大而增大,隨壓縮... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

動單剪儀Figure2-1.Dynamicsingleshearinstrument

與側限板之間的摩擦作用；剪切方向上側限板隨滾動底板的平行運動使得試樣剪應變分布均勻。乳膠膜內(nèi)依次裝入下透水板、試樣、上透水板，試驗中可以利用上、下透水板以及設置預留水孔的試樣帽實現(xiàn)增濕、排水、基質吸力條件的控制。利用軸承將水平方向側限板限制在水平向運動滑移板上；利用螺栓將與水平正交方向的側限柵條板限制在支架板。四周剛性約束均可利用螺絲調節(jié)、固定與土樣的位移，以此來確保測量的震陷變形更加準確。側限柵條板為水平向的密集柵條，與試樣受剪應力方向一致，故可減小試驗過程中摩阻力產(chǎn)生的誤差。圖2-2.壓力室機構拆卸及組裝圖Figure2-2.Disassemblyandassemblydiagramofpressurechambermechanism壓力室的主要改進之處在于側限條件的優(yōu)化。由原有的豎向縫隙間隔柵條改進為水平向滾珠密封柵條。如圖2-2可以看出，試樣的四周側限是可以拆卸移動的，剪切方向的側限剛性板均可以通過四個螺栓推動剛性板與試樣兩側緊密接觸，而平行于剪切方向的側限柵條板同樣可以推動柵條板與試樣的另外兩側緊密接觸，然后固定側限板，保證試樣與四周側限板良好接觸，這樣就解決了原有動單剪儀側限剛性板完全固定與試樣接觸不良的問題。特別是側限柵條板將豎向柵條改進為水平向的密集柵條，作用試樣上的剪應力分布均勻。這一改進使試樣的受力狀態(tài)更加符合地震波以動剪應力為主的特性，大大減小了儀器的摩阻力，以便得出更準確的試驗結果。

2.試驗儀器與試驗方法9圖2-3.壓力室機構詳解圖Figure2-3.Detaileddiagramofthepressurechambermechanism其中A.壓帽、B.頂板螺孔、C.軸承、D.側板、E.底板、F.試件座、G.滾動柵條、H.水平導軌、I.底板螺栓、J.下透水板、K.水平加載板、L.上透水板、M.軸承孔、N.試樣、O.排水孔、P.側限螺孔、Q.乳膠膜、R.進水孔。2.2試驗土樣與試樣應力狀態(tài)2.2.1試驗土樣本試驗所用土樣取自蘭州某黃土邊坡場地，屬于Q3黃土。在取土過程中，削出近似規(guī)則形狀土塊，從探井中用竹籃緩慢吊起，以避免對原狀土的擾動，之后快速用削土刀稍作削平，立即用黑色塑料裹土袋進行包裝，最后用透明膠帶纏繞整個裹土袋，避免含水量的流失，整個土塊運輸過程盡量保證土塊不受外界因素擾動。測定試驗用土的基本物理性質參數(shù)如表2-1。表2-1試驗用土的基本物性指標Table2-1Basicphysicalpropertiesoftestsoil天然密度/(g·cm-3)含水率w/%干密度d/(g·cm-3)液限lw/%塑限pw/%塑性指數(shù)pI/%土粒比重Gs孔隙比e01.402.11.3725.715.99.82.70.97本文采用邊長為7cm的立方體原狀試樣進行試驗。制樣采用定制的削樣器切削而成。由于本次試驗土樣的天然含水率較低，根據(jù)試驗要求，在制成7cm×7cm×7cm立方體試樣后，將采用水膜轉移法對試樣的含水率進行調節(jié)，試樣達到目標含水率（8%）時用塑料薄膜完全包裹，之后將其放入保濕缸內(nèi)擱置一周左右，等試樣內(nèi)的水分擴散均勻后可以用于試驗。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]強震作用下抗震陷黃土改良地基的微觀特征分析[J]. 許書雅,王平,鐘秀梅,王會娟,于一帆,劉紅枚.  地震工程學報. 2019(03)
[2]黃土工程災變機理研究綜述[J]. 王云南,劉爭宏,曹杰.  西北水電. 2018(01)
[3]雙向動荷載下振動頻率對黃土動力特性的影響[J]. 徐鵬,駱亞生,李焱,劉紫韋.  人民長江. 2018(03)
[4]剪切波速和含水率雙指標評價黃土震陷[J]. 張晴毅,李明永,王峻,蘇永奇,陳永明,馬紫娟.  地震工程學報. 2017(02)
[5]黃土場地震陷的災害特征及成因研究綜述[J]. 王強,邵生俊,王峻,張振中.  地震研究. 2016(04)
[6]基于含水率變化的黃土場地震陷評價預測[J]. 王峻,王強,楊寶平,鐘秀梅,王謙,王平,柴少峰.  巖石力學與工程學報. 2015(10)
[7]隨機地震荷載作用下高速鐵路黃土路基震陷試驗分析[J]. 王峻,王謙,王蘭民,王平,柴少峰.  巖石力學與工程學報. 2014(S2)
[8]甘南地區(qū)黃土殘余應變特征研究和震陷災害區(qū)劃[J]. 吳志堅,張澤忠,王平,曾立峰.  巖土工程學報. 2013(S1)
[9]黃土震陷研究及相關問題探討[J]. 王強,孫軍杰,王蘭民.  中國地震. 2012(04)
[10]基于物理力學機制的黃土震陷數(shù)學估算模型[J]. 孫軍杰,王蘭民,秋仁東,王峻.  工程力學. 2012(05)

博士論文
[1]黃土的震陷特性及場地震陷分析評價方法研究[D]. 王強.西安理工大學 2017
[2]黃土微觀結構的區(qū)域成土環(huán)境與震害機理研究[D]. 鄧津.蘭州大學 2009
[3]非飽和黃土在動、靜復雜應力條件下的結構變化特性及結構性本構關系研究[D]. 駱亞生.西安理工大學 2005

碩士論文
[1]蘭州非飽和黃土震陷特性試驗研究[D]. 趙雨瑤.西安理工大學 2019
[2]非飽和黃土震陷變形的動單剪試驗研究[D]. 吳飛潔.西安理工大學 2017
[3]關中地區(qū)黃土的震陷特性研究[D]. 竹霞.長安大學 2011
[4]寶雞市臺塬黃土震陷特性研究[D]. 郭樂.西北大學 2010
[5]不同濕度原狀黃土靜、動力學特性及其與結構性關系研究[D]. 高鵬.西安理工大學 2006



本文編號：3258794