含粘粒的混合土静动力学特性试验研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolfzhu
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洋流活动激烈的海域、沿海围垦区域的人工回填土和吹填土、河流三角洲冲积地带的土均可视为由砾石、砂、细粒土(粘土和粉土)等按某种比例混合而成的、具有内部结构的可液化混合砂土,这类土多半为含细粒砂土。随着经济建设的快速发展,大型桥梁、石油平台、码头、沿海高层建筑等重大工程不断涌现,建立在这类混合砂土区域的建筑物将面临着强降雨、地震作用的潜在威胁。由于混合土力学特性的复杂性,目前对这类混合土的静动力学特性的研究较少,揭示粘粒含量对混合砂土的力学行为影响的规律,对沿海围垦区,海洋平台的建设有重要的理论意义和工程价值。为此,本文将围绕粘粒含量对混合砂土静动力学特性的影响,主要是从以下方面着手进行研究,并获得了一些有益的结论:  1、研究围压快速变化下,粘粒含量对饱和混合砂土孔压演化的影响。本文采用的是重塑样,试样的干密度均是1.6 g/cm3,通过静力三轴试验仪进行了不同粘粒含量(Fc=0%、10%、20%、30%、40%、50%)、不同围压变化量(Δσ3=10kPa、Δσ3=20kPa)作用下混合砂土试样孔压演化。试验结果表明:随着粘粒含量的增加,试样的孔压的增长速率变慢且孔压的增值得到抑制;采用已有的孔压模型拟合试验测得的数据,表明孔压模型参数与荷载变化量无关,与粘粒含量密切相关。由于局部结构的存在,现有的孔压模型并不能很好地预测高粘粒含量混合土孔压的演化。  2、粘粒含量对饱和混合砂土抗液化性能影响的试验研究。本文同样针对干密度为1.6 g/cm3的重塑土样,粘粒含量变化范围为0%、10%、20%、30%、40%、50%的饱和混合土100kPa的围压固结条件下,采用荷载频率为1Hz、2Hz,开展多组CU试验。试验结果表明:粘粒含量对饱和混合砂土抗液化性能的总体趋势与动荷载振动频率无关。抗液化性能与粘粒含量呈“V”型相关性,即饱和混合砂土的抗液化性能随粘粒含量的增加先降低后升高,在“V”字的最低点混合砂土的抗液化能力最差,最易发生液化,此类含粘粒的混合土液化存在粘粒含量的阈值,当前试验测得粘粒含量的阈值约为20%。  3、在探究粘粒含量对抗液化能力影响的过程中,试验数据发现粘粒含量对每个振次的峰值孔压影响显著。结果表明:粘粒对饱和混合砂土峰值孔压的影响可分为三个阶段。引入现有的孔隙水压力演化模型对本次试测孔压数据进行了拟合,并对模型参数进行分析,以此揭示粘粒含量变化下(0%~50%)的饱和混合土的峰值孔压发展模式。  4、为探讨剪切速率对各粘粒含量混合土的CU试验的影响,本文采取三种不同的剪切速率(分别为0.08 mm/min、0.40 mm/min、2.00 mm/min)进行剪切试验。结果表明:剪切速率和粘粒含量对饱和混和砂土的CU强度影响明显。  上述研究结果表明,粘粒的存在使得土体具有局部结构,这种局部结构会对砂土中孔压的发展与演化、静动力学特性造成巨大变化,而这类混合土在岩土工程实践中广泛存在,因此本文的结论可为此类混合土场地的静动力学特性的研究及场地的液化评价提供初步的依据与方法。
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