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振动频率和成样方法对饱和中砂动力特性的影响

贺林  
【摘要】: 饱和砂土液化特性一直是岩土工程界广为关注的问题。动三轴试验中试样制备相对容易、试验设备具有普遍性,因此,动三轴试验依然是研究饱和砂土液化特性的有效试验手段。影响饱和土体液化特性的因素有很多,包括土体本身的特性:土的类型、密度、结构、级配、透水性等,以及初始应力状态、动力荷载的特性:振动荷载幅值大小、振动频率等。 本论文采用“土工静力—动力液压三轴—扭转多功能剪切仪”针对相对密实度D_r为28%和70%的饱和中砂,在固结比K_c为1.0、1.5,围压为100、200、300kPa条件下,振动频率f分别为0.05、0.1、1.0Hz进行了一系列的动三轴试验,着重探讨了振动频率对饱和中砂动强度、峰值动孔压、峰值动应变以及动强度指标等的影响。试验结果表明:饱和中砂动强度随振动频率增大而增大;给定荷载幅值,达到同一水平的峰值动孔压及动应变,频率越大所需要的振次越多;动强度指标φ值随振动频率的增大也有所增大。 试样制备是室内试验的关键环节,成样方法的不同会导致试样内部土粒排列结构的不同,从而引起试样力学性质的差异。本文采用干装模外敲击振密法和湿装夯实法制备试样,针对相对密实度D_r分别为28%、50%和70%的饱和中砂,在围压为100kPa均压固结条件下,振动频率为0.1Hz进行了动强度试验;以及相对密实度D_r为28%的饱和松砂在围压分别为100、200、300kPa的均压固结条件下,振动频率为0.1Hz进行了动模量、阻尼比试验。探讨了试样制备方法对动强度特性和动模量与阻尼比特性的影响。试验结果表明:干装法试样的饱和中砂动强度以及动模量均大于湿装法的结果;而不同的试样制备方法对阻尼比基本没有影响。 实验室常用的试样饱和方法即使是效果比较好的真空饱和法,有时也不能使试样饱和度超过95%,因此,在这种情况下就会利用反压进行饱和。虽然施加反压对试样的饱和度有一定的提高,但是否会影响到试样本身的动力特性?本文针对相对密实度D_r分别为28%、50%和70%的中砂以及D_r为70%的标准砂在围压为100kPa的均压固结条件下,振动频率为0.1Hz进行了施加反压和不施加反压的动三轴试验,试验结果表明:施加反压可以有效地提高试样的饱和度,而对试样的动力特性几乎没有影响。


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