循環(huán)荷載作用下海積軟土動力特性及細觀結(jié)構(gòu)試驗研究.pdf

1、通過吹沙填海方式形成的場地，往往下伏著厚層海相淤泥質(zhì)軟土，加之沿海地區(qū)是地震頻發(fā)的地帶，軟土的不良工程特性對地震作用有很大的影響。因此本文從工程防震減災的角度，通過動三軸試驗研究北海海積軟土在三種不同因素影響下的動力特性，并對循環(huán)荷載作用前后的土樣進行壓汞試驗和掃描電鏡試驗，定性、定量研究土體微細觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律及三種要素對細觀結(jié)構(gòu)的影響，建立細觀結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與宏觀性質(zhì)參數(shù)之間的聯(lián)系，從細觀角度解釋土體位移、變形的力學行為。本文的主要研

2、究成果如下:(1)北海海積軟土為含砂粒的黏性土，主要礦物成分為石英和高嶺土。人工制備樣在上覆荷載的作用下，豎向沉降變形量最大達44％，沉降變形速率隨著荷載等級的增加而逐漸放緩，最終趨于穩(wěn)定。制備土樣具有孔隙比大，飽和度高的特點。(2)動三軸試驗中，隨著動荷載幅值的增大，北海海積軟土的動變形從彈性穩(wěn)定狀態(tài)到塑性擴張狀態(tài)演化，且不同要素對土體動力特性有不同程度的影響。固結(jié)比的增大會降低海積軟土的強度和剛度，固結(jié)比對土樣變形的影響相對較小。固

3、結(jié)圍壓的增大能明顯提高土體的抗變形能力，會減小能量在土體中的傳遞消耗。振動頻率為0.05Hz～1Hz時，土樣變形曲線呈雙曲線穩(wěn)定型;當頻率為2Hz時，變形曲線則呈硬化型;振動頻率越低越有利于動變形的開展，頻率的降低會減弱土體的強度和剛度。(3)壓汞試驗中根據(jù)海積軟土的孔隙特征，將孔徑劃分為4個等級，原狀樣孔徑呈單峰分布，中孔隙占有絕對優(yōu)勢。對比發(fā)現(xiàn)，循環(huán)荷載作用后士樣總孔隙體積有所增加，但仍以中孔隙含量為主，各組孔徑間的分布均有調(diào)整，中

4、、小孔隙含量減小，大孔隙含量有所增加。固結(jié)比越大，大孔隙含量越小，總孔隙體積越小;固結(jié)圍壓的增加能減少土體孔隙體積;在各因素耦合作用下，振動頻率對孔隙分布的影響較復雜。(4)對SEM圖像進行定性分析發(fā)現(xiàn)，北海海積軟土是面-面接觸為主、少量面-邊接觸的黏膠基質(zhì)片架-鑲嵌結(jié)構(gòu)，基本單元體主要是由扁平顆粒片片相疊而成的“黏土疇”疊聚體，疊聚體在空間上犬牙交錯，形成架空-鑲嵌式孔隙，孔隙發(fā)育明顯，多呈條帶狀裂隙，形狀極不規(guī)則且連通性差。在較大上