飽和粘性土的動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)研究

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1、http://www.paper.edu.cn1飽和粘性土的動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)研究張茹，費(fèi)文平，馬亢四川大學(xué)水利水電學(xué)院，成都(610065)E-mail：zru@sohu.com摘要：對(duì)水牛家心墻防滲料進(jìn)行了動(dòng)強(qiáng)度的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：動(dòng)剪應(yīng)力比Rσ較其它心墻土石壩（如瀑布溝、大橋水庫、磽磧）的結(jié)果偏低，認(rèn)為制樣控制干密度ρd較小是最主要因素。雖然水牛家心墻料的動(dòng)剪應(yīng)力比Rσ值偏低，但仍然大于0.2，所以還是有較好的動(dòng)強(qiáng)度特性。但因其最大干密度ρdmax不高，導(dǎo)致制樣干密度ρd也不高，所以應(yīng)切實(shí)保證其壓實(shí)度

2、。圍壓力對(duì)動(dòng)剪應(yīng)力比Rσ的影響不大。動(dòng)剪強(qiáng)度曲線和總剪強(qiáng)度曲線都表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。靜剪應(yīng)力比α（或固結(jié)主應(yīng)力比Kc）較大時(shí)，動(dòng)抗剪強(qiáng)度也較大；隨著特征周次的增大，動(dòng)摩擦角?（動(dòng)剪強(qiáng)度曲線的斜率）和?（總剪強(qiáng)度曲線的斜率）都有減小d1d2趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：飽和粘性土；動(dòng)剪應(yīng)力比；壓實(shí)度；動(dòng)摩擦角1．引言人們對(duì)土的動(dòng)強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)是不斷變化和發(fā)展的，嚴(yán)格地講，關(guān)于土動(dòng)強(qiáng)度的研究，迄今還不完善。汪聞韶將動(dòng)力荷載分為沖擊和循環(huán)兩大類，詳細(xì)論述了動(dòng)力作用下土的強(qiáng)度問題[1]。現(xiàn)今一般定義土的動(dòng)強(qiáng)度為一定振次Nf(一

3、定時(shí)間)下，使土體達(dá)到某一破壞標(biāo)準(zhǔn)所需的動(dòng)應(yīng)力幅值。因此土的動(dòng)強(qiáng)度與振次和破壞標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)。破壞標(biāo)準(zhǔn)有孔壓和變形兩類：孔壓標(biāo)準(zhǔn)又有極限平衡標(biāo)準(zhǔn)ud=ucr（ucr為臨界孔隙水壓力）和液化標(biāo)準(zhǔn)ud=σ3c兩種，變形標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)實(shí)際工程設(shè)計(jì)的需要選用2.5％、5.0％或10.0％。此處關(guān)于破壞應(yīng)變的概念具有兩方面的含義：一是試樣達(dá)到真正破壞相應(yīng)的應(yīng)變；一是工程對(duì)象所能允許經(jīng)受的破壞應(yīng)變。前者從研究土性的變化出發(fā)，后者從研究工程對(duì)象穩(wěn)定性出發(fā)。當(dāng)然土性達(dá)到破壞時(shí)，由它做成的構(gòu)筑物或地基自然發(fā)生破壞，所以上述兩

4、種含義基本一致。但土在各向不等壓固結(jié)情況下受動(dòng)荷作用時(shí)，變形常連續(xù)增長，而土體并無明顯破壞情況。此時(shí)，為了在設(shè)計(jì)上合理采用[2-3]動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，最好將二者聯(lián)系起來確定不同建筑物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該取用的破壞應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合水牛家土石壩工程，使用動(dòng)三軸儀器對(duì)心墻防滲料進(jìn)行動(dòng)強(qiáng)度特性的試驗(yàn)研究，為土石壩地震動(dòng)力分析提供參數(shù)。2．試驗(yàn)儀器、土料及方案2.1試驗(yàn)儀器和土料試驗(yàn)采用DZ78-1型電磁式微機(jī)控制動(dòng)三軸儀，激振器在壓力室試件上方，可適時(shí)監(jiān)視試驗(yàn)全過程，并記錄試驗(yàn)過程中軸向力、軸應(yīng)變和孔隙壓力。對(duì)變形量測精度

5、要求不高的動(dòng)強(qiáng)度和液化試驗(yàn)，采用大量程位移傳感器，量程±12.5mm；對(duì)應(yīng)變精度要求較高的動(dòng)模量阻尼試驗(yàn)，采用小量程位移傳感器，量程±2mm。對(duì)摩擦力、電磁阻力進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整，使最小-5軸向應(yīng)變可信度達(dá)到10量級(jí)。使用小量程位移傳感器可基本得到全應(yīng)變范圍內(nèi)的動(dòng)模量曲線，可克服使用共振柱儀和動(dòng)三軸儀聯(lián)合測定導(dǎo)致試驗(yàn)點(diǎn)離散且銜接不好的缺點(diǎn)。試件尺寸D×H=50.5×110.0(mm)。振動(dòng)波形采用正弦波。試驗(yàn)土料采用某土石壩心墻防滲粘性土，為飽和試樣，主要參數(shù)見表1。據(jù)最優(yōu)含水量配置土樣并靜置20h以上備用

6、，采用擊實(shí)法制備動(dòng)三軸儀試件，分4層擊1本課題得到高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（項(xiàng)目編號(hào)：20040610095）的資助。-1-http://www.paper.edu.cn實(shí)。真空抽氣740mm汞柱負(fù)壓2hr，注水浸泡36hr以后備用。表1心墻防滲粘性土主要參數(shù)Table1Themainparametersofcorecohesivesoil最大干密度最優(yōu)含水量比重內(nèi)摩擦角顆粒分配/%-3o/g﹒cm/%/()200~100100~6060~4040~2020~1010~5<5/mm1.8614.

7、32.7621.81.662.082.297.307.8627.8872.122.2試驗(yàn)方案動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)方案見表2，共6組，考慮了不同的固結(jié)圍壓力和固結(jié)應(yīng)力比，其中第6組為考察頻率f影響的試驗(yàn)，以符號(hào)N代表。振動(dòng)頻率對(duì)土樣動(dòng)強(qiáng)度的影響已另文專述，本文不再討論。表2動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)內(nèi)容Table2Contentsofdynamicstrengthtests固結(jié)圍壓力頻率固結(jié)/制樣干密度組別固結(jié)應(yīng)力比孔隙比-3/kPa/HZ/g﹒cmN11001.00.51.8200.516N22001.00.51.8200.5

8、16N32001.50.51.8200.516N42002.00.51.8200.516N54001.00.51.8200.5160.1、0.5、1.0、2.0、N62001.01.8200.5164.0、6.0、10.03．試驗(yàn)成果及分析心墻防滲料采用變形破壞標(biāo)準(zhǔn)εd＝2.5％、5.0％兩種判別方法。等壓固結(jié)Kc=1取雙幅動(dòng)應(yīng)變；偏壓固結(jié)Kc≠1取殘余變形和彈性變形之和，即峰值應(yīng)變。[4-5]3.1動(dòng)應(yīng)變?chǔ)興～振次lgN曲線心墻防滲料動(dòng)應(yīng)變?chǔ)興～振次l