重塑黄土动力特性试验研究

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黄土主要分布于我国中西部地区,而中西部地区又属于地震多发带。由于黄土较强的地震易损性,所以对黄土地区土体动力特性的研究具有重要意义。公路和铁路路堤、建筑物换土垫层地基、以及目前较多应用的黄土填方工程,都属于重塑黄土问题,有些工程属于寒区冻融条件,设计与施工中必须考虑其动力问题。为此,本文通过动三轴试验研究了重塑黄土在循环荷载作用下的动力特性及其随含水量、围压、振动频率的变化规律,在此基础上,进一步对冻融循环后融土的动力特性进行了研究。研究成果如下:重塑黄土的动应力~应变关系呈双曲线型。同一动剪应变所对应的动剪应力和动剪切模量随着固结围压和振动频率的增大而增大,随着含水量的增大而减小。通过对不同围压下的最大动剪切模量G0与含水量w关系进行了指数函数拟合,进一步又对G0~w关系曲线进行了归一化处理,建立了G0m1/2~w关系的方程,该方程对类似工程的土在同等试验条件下的最大动剪切模量的预测有参考价值;重塑黄土的阻尼比随动剪应变和含水量的的增大呈增大趋势,随固结围压和振动频率的变化关系规律不明显。重塑黄土的动强度参数随着土体含水量增大而减小;同一含水量下,重塑黄土的动强度参数随着振动频率的增大而增大,增大趋势随含水量的增大而愈加明显。冻融循环后,重塑黄土的动应力~应变关系只在较小的冻融循环周次下呈双曲线分布。随着冻融循环次数的增大,动应力~应变关系逐渐呈现出软化现象;动摩擦角在减小,动粘聚力在增大;土体的干密度也在逐渐减小。相比于未冻融的土体,冻融后土体的最大动剪切模量有所降低,但是随着冻融循环次数的增加,最大动剪切模量并不呈现出一直减小的现象。
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