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动力荷载作用下砂砾料的尺寸效应试验研究

李铮  
【摘要】: 砂砾料具有压实性能好、透水性能强、填筑密度大、抗剪强度高、沉陷变形小、承载力高等工程特性,因此在土石坝工程中得到了广泛应用。一般认为砂砾料颗粒较大,透水性好,具有较高的抗液化强度。但是这种认识被越来越多的地震工程实录证实是片面的,砂砾料在地震中可能发生液化,这就促使人们对饱和砂砾料液化问题的研究引起重视。但由于试验设备的限制,通常把实际砂砾料中的大颗粒剔除,然后进行动三轴试验,其试样直径相对也较小。这样的试验是否能够代表实际砂砾料的性质,不同直径试样的试验结果是否具有可比性等。因此,有必要对动力荷载作用下砂砾料的尺寸效应进行研究,根据所要研究的问题,本文主要做了以下几方面的工作: 1).对直径分别为d=3.91cm,d=6.18cm和d=10.0cm的试样进行了动三轴试验,研究了不同直径试样在动荷载作用下的动强度特性,指出随着试样直径的增大其动强度也不同程度增加,小直径试样的动强度不能反映砂砾料的真实强度。研究了反向剪应力对不同直径试样动强度产生的影响,结果表明有无反向剪应力对不同直径试样动强度造成的影响存在差异,低围压下,直径d=3.91cm试样在无反向剪应力作用时,动剪应力比逐渐减小,而d=6.18cm试样则一起增大。 2).对动力荷载作用下不同直径试样的孔压增长规律进行分析,等压固结时直径d=3.91cm与d=6.18cm试样可以用张建民B型孔压曲线进行拟合,而d=10.0cm试样则需要用双曲线进行拟合,偏压固结时直径d=3.91cm试样不同固结比时的振动孔压规律可用双曲线进行拟合,而d=6.18cm试样可以用一种反正弦函数较好的拟合。这与其他学者在对更大直径砂砾料进行试验的结果是吻合的。对不同直径试样的顾淦臣孔压模型进行了研究,指出在同一振次下达到相同孔压比,直径d=6.18cm试样较d=3.91cm试样需要更大的动剪应力。 3).对不同直径试样的变形特性进行了研究,分析不同直径试样变形发展过程的特点,并讨论了不同直径试样永久应变势的变化规律,结果表明不同直径试样的永久应变势均可用由8个参数定义的一族曲线表示,文中给出了在两种不同压力下的曲线参数表及各参数的意义。并对不同直径试样的残余应变进行了对比分析,得知产生相同的动应变d=6.18cm试样需要更大的动应力。 本文通过室内试验对不同直径试样的动力特性进行了比较,得出小直径试样的动强度结果偏小,用于工程设计偏于保守;不同直径试样的动孔压与动变形的变化规律也存在较大差异,动力荷载作用下砂砾料尺寸效应明显。不同直径试样的动力特性试验结果可为工程实际应用提供借鉴。


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