淤泥质软土在低围压动荷载作用下局部软化特性分析

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淤泥质软土在我国沿海地区广泛分布,因其具有高含水率、低渗透性、孔隙比大、压缩性大、承载能力低等特点,当作用动荷载时土体容易发生软化现象,同时伴随着孔隙水压力的增大,最终导致土体承载力降低或地基产生不同程度的变形。经絮凝沉积的土结构极不稳定,受到扰动或震荡后容易重新分散,因此对浅层软土的动力性能分析是很有必要的。  本文通过查阅国内外大量的软土动力学文献以及相关理论知识的学习,根据目前的研究情况并结合实际,针对汕头市淤泥质软土在低围压动荷载作用下的力学特性进行分析。本文试验主要采用的是重塑土,将土样低围压固结以后,分别从频率2Hz、不同的动应力幅值的规则循环荷载和控制峰值动应变的不规则地震荷载两方面进行动三轴室内试验,分析土体局部软化产生的条件、动应力-应变的关系、孔隙水压力的变化及土体强度的降低情况。针对动荷载作用过程中孔隙水压力的发展,采用适用于砂土的GMP能量法孔压模型,经修正后得到适合于软粘土的振中孔压模型。  在上述试验的基础上为了能够了解土样变形后内部结构的变化,结合扫描电镜试验,观察土体软化区和非软化区的内部结构,从微结构层面分析土体产生局部软化的原因。  本文得到如下结论:(1)土体在循环荷载作用下,不同的动应力幅值产生变形方式不同,同时土体存在临界动应力幅值,当作用的动应力略大于临界动应力时土体局部软化现象明显;(2)针对土体不同的变形方式,提出了土体在不同幅值大小的循环荷载下软化指数的公式;(3)相同围压下,动应力幅值越大孔隙水压力的增长速率越快。低围压、作用周数较少时土体耗散的能量主要用于孔隙水压力的增长,围压较高、作用周数较多时耗散的能量主要用于破坏土颗粒之间的化学键及联结力;(4)基于GMP能量孔压模型,归一化后的能量系数乘以折减系数可表示此时超孔隙水压力的发展状况;(5)低固结围压不会使土颗粒产生定向排列,但会使团粒压碎变成更小的土颗粒,从而土颗粒更紧密。土样在外荷载作用下,土颗粒试图挤压孔隙,使得孔隙水压力增加。  本文的研究对淤泥质软土低围压下动荷载作用时产生的局部软化现象有了初步的了解,为以后该方面的研究提供了新的思路。
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