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黄河口粉质土体的动力响应特性及机理研究

马德翠  
【摘要】:论文依托国家自然科学基金项目“黄河口水下斜坡硬壳形成与破坏”(项目号:40172088)进行研究,开展了一系列室内和现场的模拟循环振动试验工作研究黄河口粉质土体动力响应特性及机理,为海洋工程应用和防灾减灾提供实验数据,得出的相关成果如下: (1)结合室内共振柱和动三轴实验对黄河口粉质土体动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行研究。结果表明研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性。采用修正了的Hardin-Drnevich模型和对数模型分别对G/G_(max)~γ曲线和λ~γ曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/G_(max)~γ/γ_r关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨。 (2)利用室内动三轴试验,分析总结黄河口饱和原状粉质土在循环荷载作用下的孔压上升规律及影响因素,对其动强度特性进行了研究。综合考虑应变和孔隙水压力的发展趋势,将粉土和粉质粘土应变达到5%和孔压比达到0.65、粉砂土的应变达到2%和孔压比达到0.87作为液化破坏开始的标志,可供实用参考。分析了动荷载的大小和频率、土的结构性、粘粒含量及固结比对粉质土变形和孔压发展的影响,给出了孔压发展模型和抗液化强度模型。 (3)通过现场模拟试验与观测,研究海床土体对振动能量的吸收过程,分析相应土体中孔隙水压力及电阻率的动态变化,并揭示振动荷载导致土体强度丧失与恢复的过程机理。研究发现:随着振动次数的增加,被土体吸收的振动能量将在土体内部进行重新分配和传递,表层一定深度(大小受控于振动能量)范围的土体吸收的能量减少,而中下层土体吸收的能量增加,振动导致的土体对能量吸收的衰减量沿深度呈抛物线型变化;振动导致土体电阻率变化亦呈抛物线型,电阻率最大增加量与土体电阻率最大恢复量均出现在同一深度;相应深度海床孔隙水压力变化最大,并有可能最先发生局部液化破坏。海床土体对振动能量的吸收过程与电阻率变化、孔压变化、强度变化的规律在


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