川西非饱和混合土动剪切模量和阻尼比分析

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四川盆地西部山区地处青藏高原东缘,是我国境内地震灾害及地震造成的次生地质灾害频发地区,隶属于世界两大主要地震带之一的地中海-喜马拉雅山地震带系,该地区素来以地质构造复杂、地震频发著称。该地区广泛分布一种特有的崩坡积混合土,且在自然条件下常处于非饱和状态。本论文主要对川西非饱和混合土展开了动剪切模量和阻尼比分析。本论文完成的主要工作及获得的主要成果与结论如下:首先,对取自五个不同滑坡点的崩坡积混合土进行了常规物理力学性质试验,主要包括矿物成分分析、天然含水率、天然密度、土颗粒密度、土颗粒级配试验、界限含水率试验等。通过矿物成分、颗粒级配、液塑限等差异性比选选出了三种物性差异明显、有代表性的三种混合土(文中所列3号土、4号土和5号土,其细粒成分分别以粘土、粉土和粉质粘土为主)进行动力特性试验研究。其次,运用动三轴仪,模拟地震荷载作用下小变形范围内的三种混合土的动变形特性,采用Hardin-Drnevich双曲线模型、运用数学软件Mathematica拟合得到Gd/Gmax-yd和λ~yd等曲线。在拟合曲线的基础上,研究了饱和度、细颗粒含量、干密度、循环振动次数、固结比和振动频率等因素对川西混合土的动剪切模量和阻尼比的影响。尤其重点研究了饱和度和细颗粒含量的影响效果,发现随着饱和度的增加,川西混合土的动剪切模量减小、阻尼比增大;随着细颗粒含量最大粒径的增大,混合土的动剪切模量和阻尼比均增大。还将试验结果与文献值进行了比对。最后,对三种典型的川西混合土的动力特性试验数据分别按饱和状态和非饱和状态分组汇总,拟合各组汇总数据获得了三种土分别在饱和状态和非饱和状态下的动剪切模量比函数Gd/Gmax=Gd/Gmax(yd)和阻尼比函数λ~λ(yd),给出了川西混合土的动剪切模量比和阻尼比的推荐值。该推荐值可作为该地区工程抗震设计和地震安全评估的参考值。
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