應(yīng)力水平對結(jié)構(gòu)性軟黏土靜力和動力變形特性影響的試驗研究 - 圖文-

1、 巖石 力學(xué)與工程學(xué)報 矩 由前文的壓縮試驗可知 ，結(jié)構(gòu)性強的軟黏土具 。 有明顯的先期固結(jié)應(yīng)力 。 和結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力 盯 。以 這兩個關(guān)鍵應(yīng)力點為界 ，可分為 個應(yīng)力水平 階 段 ，不同階段土體結(jié)構(gòu)性不同，其變形規(guī)律也發(fā)生 。 改變 。為了進一步了解結(jié)構(gòu)性軟黏土在不同應(yīng)力水 平 的動應(yīng)變特性 ，筆者利用同種土樣進行 了循環(huán) 三軸 試 驗 。 。 圖 為原狀軟黏土軸 向動應(yīng)變 一 循環(huán)振次關(guān)系 曲線。從圖 中可以看出，當(dāng)動應(yīng)力幅值相對較小 時 ，在一定的循環(huán)荷載作用周數(shù) 內(nèi)，土樣的軸 向動 應(yīng)變 一直很小且增長緩慢，當(dāng)循環(huán)荷載作用到一 定次數(shù)后，土樣變形突然開始急劇增大，在隨后很 小的循環(huán)振次

2、范圍內(nèi)就達到破壞，土樣呈現(xiàn)脆性 破壞特征 。隨著動應(yīng)力的增大，土樣發(fā)生破壞所需 圖 原狀樣的 （） 。關(guān)系 曲線 一 （） 。 。 一 的循環(huán)振次 不斷減少，脆性破壞特征也逐漸變得 不 明顯 。 ： ： 剪切 波速 （ （ ） ） 圖 壓縮試驗 關(guān) 系 曲線 （） 次 ） （ ， ， 以看 出 ，重 塑樣 的 關(guān) 系 曲線 呈 良好 的線 性 關(guān) 系，而原狀樣 由于結(jié)構(gòu)性的影響， 其 關(guān)系 曲線 由 ， 和 兩個應(yīng)力 點 口 丁 大致劃分為 個直線段， 與壓縮 曲線 有著 良好 的對 應(yīng) 關(guān)系 ， 由原狀樣 的 關(guān)系 曲線可 以方便、清晰地判定出土體 的先期固結(jié) 應(yīng)力們和 結(jié)構(gòu) 屈服 應(yīng) 力

3、、 ， 。 § 室 內(nèi)試 驗往 往 由于土樣 擾 動 的原 因 ，較 難 準確 測出土體的 們 和 ， 兩個應(yīng)力值 ， 此時可考慮通過 現(xiàn)場剪 切波速 的測 試來 大致判定 地基 土 的 仃 和 。 ， 當(dāng)然 ，這 個 結(jié) 論 還 需要 通過 更 多 的結(jié)構(gòu) 性 軟 黏 土壓 縮試 驗來 加 以驗 證 。 軟黏土在不 同固結(jié)應(yīng) 力狀態(tài)下 的循 環(huán) 變形 原狀樣 第 卷 第 期 陳云敏等 力水平對結(jié)構(gòu)性軟黏土靜力幣 動力變形特 性影響的 試驗研 究 戍 ¨ 環(huán)振次定義為破壞振次 。 循環(huán)荷載越大 ， 破壞振 次越 少，則 該轉(zhuǎn)折 點出現(xiàn)得越 早 。 （ ， ） （ 以及 等（

4、 在對 黏土進 行 ） 軟 黏 土在不 同固結(jié)應(yīng) 力 下 的。 系式 如 卜 一 關(guān) ： 一 的不排水循環(huán)荷載試驗中部觀察到這種現(xiàn)象，土體 破壞前的軸向應(yīng)變均較小且沒有明顯的先兆，呈現(xiàn) 突然破壞特征。 應(yīng)變 曲線上轉(zhuǎn)折點的出現(xiàn)標志著 體結(jié)構(gòu)開始 十 出現(xiàn) 嚴重破 壞 ，土 體變 形將 急劇 增大 ，此 時土體 抗 其巾， （： ， ） （ ） （ ： ） （ ） 垡 一 【 剪強度已顯著降低，所 以宜 以該點的應(yīng)變值作為士 體破壞 的取 值標 準 。 一 從圖 中也可以看出，不同動應(yīng)力幅值作用下 的 并不是定值 ， 而是隨著動應(yīng)力幅值而變化， 但 這些轉(zhuǎn)折 點基本落在一條直線上，如圖 中虛線所

5、 示。工程中常采用循環(huán)振次的多少來評價動荷載的 大小， 如評價地震荷載作用時的等效振次等。 因此 ， 可 通 過 一 來 反 映 循 環(huán) 荷 載 幅 值 與 破 壞 應(yīng) 變 之 。 塑樣 圖 為 重塑 軟黏 土軸 向動 應(yīng) 變 一循環(huán) 振 次關(guān) 系 曲線。從圖 中町以看出，重塑樣在不同動應(yīng)力幅 值下其軸向動應(yīng)變 一 循環(huán)振次關(guān)系線變化艦律 與 原狀樣類似，其應(yīng)變轉(zhuǎn)折點對應(yīng)的戍變 與破壞振 次 之問的關(guān)系也可 以用式（） 擬合 ，重塑樣在 組 固結(jié)應(yīng) 力 下的擬 合 參數(shù) ， 值 見表 。 間的關(guān)系。 和 可用下列線性公式擬合： 。 （） 式中： 為擬合參數(shù)。 ， 原狀 樣在 組 固結(jié)應(yīng) 力 下

6、 的擬 合 參數(shù) ， 值 見表 。 表 原狀樣在 組 結(jié)應(yīng)力下 的擬合參數(shù) ，日值 § 次） （ （ ） ， ， 從表 中可以看出，原狀樣的擬合參數(shù)變化可 分為 個階段：當(dāng) 時， 值均較為 ， ） ） （ 接 近 ， 可用 一 平 均 值 表 示 ， 即 一 ， （ ） 次 （ ）仉 ， ， ；當(dāng) 時， 值也較接近 ，同 ， 樣可用 一平 均值 表 示 ， 即 一 ， 。 對于 的情 況 ，值 叮近似 按 陶 重塑軟黏士軸 向動應(yīng)變 一循 振次關(guān) 系曲線 線性插值來取 ，誤差小 。此 ，蕭 山原狀 大 巖石 力學(xué) 與工程學(xué)報 笠 表重 樣 組 結(jié) 力 的 合 數(shù) 塑 在 固 應(yīng) 下

7、擬 參 ， 值 結(jié) 論 本文對蕭 山原狀樣和重塑樣進行測量剪切波速 的壓縮試驗及循環(huán)三軸試驗，試驗結(jié)果表明： （ ）原狀軟黏土力學(xué)特性隨應(yīng)力水平發(fā)展可大 致分為 個階段 ，該 個階段 以先期固結(jié)應(yīng)力 和結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力 為分界點。 （ ）原狀軟黏土的孔 隙比 一 剪切波速 曲線也可 從表 中可 以看 出，除 了當(dāng)固結(jié)應(yīng) 力很小 （ 分為 個階段 ，與 曲線具有 良 的對應(yīng)關(guān) 好 系。工程實際中可考慮通過現(xiàn)場剪切波速測試來判 定 和 。 ） ， 值有些不 同外， 時， 其他 種較大 固結(jié) 應(yīng)力下 值則基本保持為一個常量，也可用 一 ， 平均 值表 示 ，即 ， 。 （）重塑軟黏土 由于不存在結(jié)構(gòu)性

8、，其變形特 性與應(yīng)力水平基本無關(guān)，不具有階段性，剪切波速 測試 也 反映 出這 一特 點 。 應(yīng)力水平對原狀樣和塑樣變形規(guī)律 的影響 由以上的分析可知，應(yīng)力水平變化對原狀和重 塑軟 黏土破 壞應(yīng) 變?nèi)?值 的影 響 并不 一樣 。 對 于原狀 樣 ，在 ， 。 和 、 的破 壞 時 ， （）循環(huán)荷載作用下，原狀和重塑軟黏 土的應(yīng) 變發(fā)展過程中都存在著一個突然增大的轉(zhuǎn)折點，在 轉(zhuǎn)折點之前土體應(yīng)變發(fā)展速率較慢 ，轉(zhuǎn)折點之后土 體應(yīng)變開始急劇增大。同一固結(jié)應(yīng)力下，不 同幅值 動荷載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)折點應(yīng)變 與破壞振次 呈線性 關(guān)系 。 應(yīng)變?nèi)≈蹬c固結(jié)應(yīng)力大小基本無關(guān)；而當(dāng) ，原狀樣的 一 關(guān)系 曲線為一組變

9、化的 時 直線簇。 對 于重塑樣， 一 關(guān)系線形態(tài)與原狀樣類 似 ，但應(yīng)力水平變化對其破壞應(yīng)變?nèi)≈涤绊懞苄　?當(dāng)固結(jié)應(yīng)力稍大時， 可用 一條 直線 表示 。 （）原狀軟黏土 的 關(guān)系線隨應(yīng) 力水平 關(guān)系線基本保持不變， ， 的變 化 發(fā)展 分為 個 階段 ，而 重 塑樣 的。 關(guān) 一 在循環(huán)荷載作用下，這兩種樣 的變形規(guī)律有兩 點值得注意：（ ）原狀樣和重塑樣 的變形隨 固結(jié)應(yīng) 力變化而形成的階段性與壓縮試驗及剪切波速測試 結(jié)果有 良 的對應(yīng)關(guān)系，表明剪切波速測試結(jié)果可 好 反映 出土體結(jié)構(gòu)性變化過程；（）當(dāng)原狀十結(jié)構(gòu)破 壞（時， ） 原狀樣和重塑樣 的 一 。 關(guān)系線 基本重合 ，表明其變形

10、規(guī)律趨 丁一致（ ： 見圖 ） 。 系線基本與應(yīng)力水平無關(guān)，這與壓縮試驗結(jié)果具有 良好的對應(yīng)關(guān)系 。 （）當(dāng)原狀軟黏士結(jié)構(gòu)破壞后，其變形特性趨 近 于 重 塑軟 黏土 。 參考文獻（ ） 】 ， ， ， ， （） ； 】 ， ， （ ） ： 】 ， ， ， （） ： 】 ， ， ， （ 次） ， ） ， （ 圖 原狀樣和重塑樣 的 關(guān)系 。 】 吳 世 明 ，王建 人 ， 曾國 熙軟 土 同結(jié) 中波 速 與 結(jié) 度 的關(guān) 系及 其 程麻 用 巖 七工 程學(xué) 報 ， （） （ ， 】 ： 第 卷 第 期 陳 云敏等應(yīng)力水平對結(jié)構(gòu)性軟黏土靜力和動力變形特性影響 的試驗研 究 ， ， （） ： （

11、） ） ， ， ， 。 ， ） ： 】 ， ， ， ： ， ） ： ， ， ： 黃 博 ，殷 建華 ，陳 云敏 ，等 壓 電陶 瓷彎 曲兒法 測 試 土樣彈 性 剪切 模量 振 動 程學(xué) 報 。 ，（） ， ： （ 。 郭 錫榮 ， 小 牛以原位 剪 切波速 模 擬砂 土結(jié) 構(gòu)性 的應(yīng) 用 劉 水利 水 電技 術(shù) ， 。 （） ， ： （ ， ： （ ） ， ） ） ： ） 。 。 （） （ ） ， 姬美秀，陳云敏，黃 博彎曲元試驗高精度測試土樣剪切波速 方 法 巖 土 學(xué) 報 。 。（） （ ， 程 ： ， ） ， ： ： （） （ ） ： ） 【 。 。 ， ： 一 ， ： （） ： 【 ， ： ， ， ） ： 郝 玉龍 。工 忠 。陳 云敏 等深 厚 軟 水泥 攪 拌樁 復(fù) 合地 基沉 陷分 析 及控 制 土 學(xué)報 ， ， （） （ 巖 程 ： ， ， 。 飽 巖土 工 程學(xué) 報 ， 周 建 和 軟黏 土 循環(huán) 變 形 的彈 塑性 研 究 （） ： （ ， ， （ ） ） ： ） （ 鐘輝 虹 ，黃 茂松 ，炅 世 明 。等循環(huán) 荷 載作 用 下軟