本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性試驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：砂土是自然界中廣泛存在的顆粒材料,作為大量工程建筑的地基,承受著如交通荷載、地震荷載等動荷載的作用,這些動荷載非常復(fù)雜。交通荷載是一種長期往復(fù)的循環(huán)荷載,不僅豎向應(yīng)力發(fā)生循環(huán)變化,而且由于車輪的移動引起應(yīng)力主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn),隨著車輛荷載逐漸增大、車速大幅提高,造成路基土體產(chǎn)生過大的沉降,導(dǎo)致路面產(chǎn)生裂縫、車轍等道路病害；而地震荷載是一種短期荷載,地震波中的剪切波向上傳播引起水平場地中土單元體產(chǎn)生剪應(yīng)力,砂土液化是地震震害最顯著的表現(xiàn)之一,導(dǎo)致地基強度降低,產(chǎn)生大面積變形,由此造成的經(jīng)濟損失巨大,威脅人類的生命安全。因此,深入探究土體在復(fù)雜應(yīng)力路徑下的動力特性將有助于發(fā)展地基災(zāi)變控制技術(shù)。 本文利用空心圓柱扭剪儀和變圍壓動三軸儀進行了一系列復(fù)雜應(yīng)力路徑下土體特性試驗研究。本文開展的主要工作及相應(yīng)的研究成果如下： (1)針對豎向荷載發(fā)生變化(加載或卸載)時,不僅主應(yīng)力幅值發(fā)生變化,應(yīng)力主軸同時也會發(fā)生旋轉(zhuǎn)這一復(fù)雜應(yīng)力路徑,利用空心圓柱扭剪儀開展了一系列不同應(yīng)力路徑下飽和砂土變形特性的研究,包括應(yīng)力主軸固定、偏應(yīng)力比增大系列,偏應(yīng)力比不變、應(yīng)力主軸單調(diào)旋轉(zhuǎn)系列,偏應(yīng)力比和應(yīng)力主軸偏轉(zhuǎn)角同時增加系列,偏應(yīng)力比和應(yīng)力主軸偏轉(zhuǎn)角分段增加系列。通過這4個系列的排水剪切試驗,著重分析不同應(yīng)力路徑下砂土的體應(yīng)變、最大剪應(yīng)變、主應(yīng)力增量方向及主應(yīng)變增量方向變化規(guī)律。 (2)針對交通荷載作用下豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力發(fā)生循環(huán)變化,同時應(yīng)力主軸發(fā)生連續(xù)旋轉(zhuǎn),利用空心圓柱扭剪儀開展了一系列考慮應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)的心形應(yīng)力路徑和不考慮應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)的三軸應(yīng)力路徑下飽和土體動力特性試驗研究,同時考慮圍壓、豎向應(yīng)力對累積應(yīng)變的影響。研究表明應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)下,飽和砂土?xí)a(chǎn)生更大的累積變形,而且應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)會促進圍壓、豎向應(yīng)力對累積變形的影響。提出了考慮應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)的累積應(yīng)變預(yù)測模型。 (3)針對交通荷載作用下豎向應(yīng)力和水平正應(yīng)力發(fā)生循環(huán)變化,利用變圍壓動三軸儀對已有文獻(xiàn)中提出的3種比較方式開展了一系列的常圍壓和變圍壓試驗,對軸向累積變形、累積體應(yīng)變和應(yīng)力應(yīng)變滯回圈進行了詳細(xì)地分析,研究表明絕大多數(shù)情況下,考慮變圍壓因素影響時會產(chǎn)生更大的累積變形。分析了不同斜率的應(yīng)力路徑試驗中影響軸向累積變形的主要因素并提出了考慮變圍壓影響的軸向累積變形預(yù)測模型。 (4)采用不同制樣方法制備具有不同組構(gòu)的重塑砂樣,利用變圍壓動三軸儀進行了一系列變圍壓和常圍壓應(yīng)力路徑下不同組構(gòu)土體動力特性的試驗研究。考慮了不同相對密實度下組構(gòu)對累積變形的影響,同時利用彎曲元對試驗過程中剪切波速進行測試,分析了不同應(yīng)力路徑下組構(gòu)對剪切波速變化的影響。研究表明相同應(yīng)力路徑相同密實度條件下,由濕搗法制得的試樣產(chǎn)生的軸向累積應(yīng)變大于落砂法。 (5)針對地震荷載作用下水平場地中土體的受力特點,利用空心圓柱扭剪儀對不同相對密實度的飽和南京砂分別進行了單調(diào)扭剪不排水、排水試驗以及循環(huán)扭剪不排水試驗,得到了單調(diào)扭剪荷載作用下試樣的相轉(zhuǎn)換線和破壞線。著重分析了試樣在循環(huán)扭剪荷載作用下有效應(yīng)力路徑的發(fā)展模式及其與單調(diào)扭剪荷載作用下試樣相轉(zhuǎn)換線之間的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：砂土 交通荷載 地震荷載 應(yīng)力路徑 循環(huán)荷載 應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn) 變圍壓 空心圓柱扭剪儀 動三軸儀 累積變形 組構(gòu) 制樣方法 彎曲元 扭剪荷載 相轉(zhuǎn)換線
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU441;TU411
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-15
• 第1章 緒論15-37
• 1.1 研究背景與意義15-19
• 1.2 研究現(xiàn)狀19-34
• 1.2.1 動荷載作用下應(yīng)力路徑概述19-22
• 1.2.2 應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)應(yīng)力路徑下飽和土體動力特性研究現(xiàn)狀22-26
• 1.2.3 變圍壓應(yīng)力路徑下飽和土體動力特性研究現(xiàn)狀26-28
• 1.2.4 累積變形預(yù)測模型28-32
• 1.2.5 扭剪應(yīng)力路徑下飽和土體動力特性研究現(xiàn)狀32-34
• 1.3 本文的主要工作34-37
• 第2章 試驗設(shè)備和試樣制備37-53
• 2.1 前言37
• 2.2 試驗設(shè)備筒介37-44
• 2.2.1 動態(tài)空心圓柱扭剪儀37-41
• 2.2.2 變圍壓動三軸聯(lián)合彎曲元測試系統(tǒng)41-43
• 2.2.3 彎曲元43-44
• 2.3 試驗材料44-45
• 2.4 試樣制備45-51
• 2.4.1 制樣方法45-47
• 2.4.2 試樣飽和47
• 2.4.3 試樣制備及安裝過程47-51
• 2.5 本章小結(jié)51-53
• 第3章 偏應(yīng)力比和主軸偏轉(zhuǎn)角同時變化應(yīng)力路徑下飽和砂土變形特性試驗研究53-73
• 3.1 前言53-54
• 3.2 流動規(guī)律54-56
• 3.3 試驗方案56-59
• 3.4 試驗結(jié)果分析59-71
• 3.4.1 應(yīng)力主軸固定、偏應(yīng)力比增大(η系列)試驗結(jié)果分析59-60
• 3.4.2 偏應(yīng)力比不變、應(yīng)力主軸單調(diào)旋轉(zhuǎn)(α系列)試驗結(jié)果分析60-62
• 3.4.3 η系列和α系列應(yīng)變對比62-64
• 3.4.4 偏應(yīng)力比和應(yīng)力主軸偏轉(zhuǎn)角同時增加(η-α系列)試驗結(jié)果分析64-69
• 3.4.5 偏應(yīng)力比和應(yīng)力主軸偏轉(zhuǎn)角分段增加(ML-η-a系列)試驗結(jié)果分析69-71
• 3.5 本章小結(jié)71-73
• 第4章 應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性試驗研究73-97
• 4.1 前言73-74
• 4.2 試驗方案74-77
• 4.3 應(yīng)力修正77-79
• 4.4 試驗加載應(yīng)力和應(yīng)變發(fā)展分析79-81
• 4.5 各因素對累積變形的影響81-85
• 4.5.1 循環(huán)扭剪應(yīng)力比(η)對累積應(yīng)變的影響81-83
• 4.5.2 圍壓(σ_c)對累積應(yīng)變的影響83-84
• 4.5.3 循環(huán)豎向應(yīng)力比(CVSR)對累積應(yīng)變的影響84-85
• 4.6 累積應(yīng)變預(yù)測模型85-95
• 4.7 本章小結(jié)95-97
• 第5章 變圍壓應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性試驗研究97-133
• 5.1 前言97
• 5.2 試驗方案97-101
• 5.3 變圍壓和常圍壓試驗結(jié)果分析101-125
• 5.3.1 加載應(yīng)力101-104
• 5.3.2 軸向應(yīng)變104-105
• 5.3.3 具有相同最大應(yīng)力狀態(tài)的VCP和CCP試驗比較105-109
• 5.3.4 具有相同初始應(yīng)力狀態(tài)的VCP和CCP試驗比較109-113
• 5.3.5 具有相同平均應(yīng)力狀態(tài)的VCP和CCP試驗比較113-119
• 5.3.6 應(yīng)力比q~(max)/σ_3~(av)對軸向累積應(yīng)變的影響119-122
• 5.3.7 應(yīng)力路徑長度L對軸向累積應(yīng)變的影響122-125
• 5.4 累積應(yīng)變預(yù)測模型125-130
• 5.5 本章小結(jié)130-133
• 第6章 組構(gòu)對復(fù)雜應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性影響試驗研究133-157
• 6.1 前言133-135
• 6.2 試驗方案135-139
• 6.3 彎曲元剪切波速測試介紹139-141
• 6.4 試驗結(jié)果141-155
• 6.4.1 軸向應(yīng)變和體應(yīng)變141
• 6.4.2 組構(gòu)對軸向累積應(yīng)變影響141-144
• 6.4.3 組構(gòu)對累積體應(yīng)變影響144-147
• 6.4.4 組構(gòu)對滯回圈的影響147-151
• 6.4.5 組構(gòu)對剪切波速的影響151-155
• 6.5 本章小結(jié)155-157
• 第7章 扭剪應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性試驗研究157-169
• 7.1 前言157-158
• 7.2 試驗方案158-160
• 7.3 試驗結(jié)果分析160-168
• 7.3.1 扭剪應(yīng)力的修正160
• 7.3.2 單調(diào)扭剪試驗結(jié)果160-164
• 7.3.3 循環(huán)扭剪試驗結(jié)果164-168
• 7.4 本章小結(jié)168-169
• 第8章 結(jié)論與展望169-173
• 8.1 主要結(jié)論169-171
• 8.2 進一步研究建議171-173
• 參考文獻(xiàn)173-191
• 作者簡歷及博士期間發(fā)表論文191

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜應(yīng)力路徑下飽和砂土動力特性試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：341823