淺談交通荷載作用下結(jié)構(gòu)性軟土的動(dòng)力特性及機(jī)理分析

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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文交通荷載作用下結(jié)構(gòu)性軟土的動(dòng)力特性及機(jī)理分析姓名：姜巖申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：雷華陽(yáng)20070601中文摘要隨著我國(guó)城市交通的高速發(fā)展，交通荷載所引起的巖土工程問題越來越為人們所關(guān)注。諸多學(xué)者對(duì)交通荷載作用下飽和粘土的強(qiáng)度特性和變形特性做了大量的研究，但是往往都停留在宏觀力學(xué)的角度上，對(duì)引起宏觀動(dòng)力反應(yīng)的結(jié)構(gòu)性軟土的微觀結(jié)構(gòu)的研究甚少。因此，若要全面而正確地反映復(fù)雜應(yīng)力(初始應(yīng)力+循環(huán)荷載)條件下軟土的真實(shí)動(dòng)力特性，必須在深人細(xì)致的力學(xué)特性試驗(yàn)和觀測(cè)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)土體的細(xì)觀組

2、構(gòu)和物理機(jī)制的研究，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)荷載作用下土體的卸載體縮與可恢復(fù)剪脹特性的研究，’以揭示土體的細(xì)觀組構(gòu)變化與其宏觀力學(xué)響應(yīng)之間的定量關(guān)系，揭示土體的剪脹性、各向異性和結(jié)構(gòu)性之間存在著的共同的物理基礎(chǔ)，以發(fā)展物理概念正確、數(shù)學(xué)表述簡(jiǎn)便、參數(shù)易于測(cè)定的動(dòng)力本構(gòu)模型。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，著重開展交通荷載作用下結(jié)構(gòu)性粘土的動(dòng)力特性試驗(yàn)研究，同時(shí)從微觀角度予以深入分析，主要包括以下幾個(gè)方面的工作：1．通過室內(nèi)物理力學(xué)特性試驗(yàn)，分析了天津塘沽地區(qū)典型的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的靜力學(xué)特性，重點(diǎn)探討了該類土的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，利用數(shù)學(xué)模型推求

3、出其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度值。2．采用半正弦波形模擬交通荷載，通過動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了結(jié)構(gòu)性軟土的動(dòng)強(qiáng)度特性，確定了該結(jié)構(gòu)性軟土的臨界動(dòng)應(yīng)力比和門檻動(dòng)應(yīng)力比，得到了其動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)及其變化規(guī)律，同時(shí)利用試驗(yàn)結(jié)果提出了一種反映其動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)的孔壓模型。3．利用不同應(yīng)力路徑下的動(dòng)三軸試驗(yàn)?zāi)M了交通荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)性軟土的作用，研究了結(jié)構(gòu)性軟土在不同固結(jié)方式、不同振動(dòng)頻率、不同振動(dòng)波形的動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)變關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性軟土的動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變曲線符合雙曲線關(guān)系，得到了該結(jié)構(gòu)性軟士在固結(jié)方式不同、振動(dòng)頻率不同、振動(dòng)波形不同動(dòng)荷載作用下土體的最大動(dòng)彈性模量

4、瓦。d和最大動(dòng)剪切彈性模量G蛆d。4．針對(duì)上述研究成果，利用微觀結(jié)構(gòu)定量化分析揭示宏觀力學(xué)行為的微觀機(jī)理，采用的測(cè)試手段為壓汞試驗(yàn)，通過對(duì)結(jié)構(gòu)性軟土在交通荷載破壞前后孔徑分布變化規(guī)律的研究，分析了結(jié)構(gòu)性土體在交通荷載作用下動(dòng)力特性的微觀機(jī)理。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)性軟土交通荷載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度動(dòng)三軸試驗(yàn)壓汞試驗(yàn)ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcitytransportationinChi：峨geotechnicalengineeringproblemcausedbytra伍cloadinghasb

5、eennoticedbyallincreasingnumberofpeople．Agreatmanyresearchesonsaturatedclay’Sstrengthanddeformationbehaviorhavebeendonebymanyresearchers，however,theseresearcheske印moreeyesonmacro-mechanics，butkeeplesseyesonmicro-mechanicswhichisthemainreasonforstructuralclay’

6、Smacrodynamicreaction．Therefore，inordertOreflectchy’Srealdynamicbehaviorundercomplexstresscondition(initialstress+cyclicloading)，011thebasisofprofoundandfineexperimentsofmechanicbehavior,payingmoreattentiontotheresearchonclay’Smicrofabricandphysicalmechanisma

7、ndonclay’Svolume-contractioninunloadingandreversibledilatancyundercyclicloading，discoveringthattherelationshipbetweenclay’Smicrofabricchangesanditsmacromechanicresponseandthatphysicalfoundationamongclay’sdilatancy,anisotropyandstructure，developingdynamicconst

8、itutivemodelwithhavingarightphysicalconcept，asimplemathematicrepresentationandaeasilymeasuredparameter．Onthebasisofthepresentresearch,emphas泣ingontheresearchonexperimentinstructuralclay’s