黃河口粉質(zhì)土對振動能量的吸收及導(dǎo)致土體變化研究.pdf

1、黃河口海床粉質(zhì)土是一種具有特殊工程性質(zhì)的土，為砂性土和粘性土之間一種過渡類型，其在各種動荷載作用下的動力響應(yīng)很復(fù)雜，在波浪、地震等動荷載作用下很容易產(chǎn)生液化破壞，由液化引起的地裂滑坡、地基不均勻沉降等危害是十分嚴重的。根據(jù)黃河口三角洲海床的特點，本文從現(xiàn)場原位實驗和數(shù)值分析兩個方面入手，旨在研究黃河口海床粉質(zhì)土在沖擊荷載作用下對振動能量的吸收特征及動力響應(yīng)規(guī)律。 本論文的研究工作主要包括：(1)現(xiàn)場原位實驗：在黃河口典型研究區(qū)進

2、行沖擊荷載實驗，在粉土層不同深度處布置檢波器、電極及孔壓探頭，實時監(jiān)測振前、振中和振后的土體響應(yīng)，研究黃河口粉質(zhì)土體對振動能量的吸收特征，并結(jié)合土體電性變化、孔壓變化及強度變化等分析其影響因素和變化機理；(2)室內(nèi)數(shù)值模擬：利用Plaxis大型巖土有限元數(shù)值模擬軟件，采用摩爾-庫倫本構(gòu)模型，模擬不同振幅、不同頻率的循環(huán)荷載加載方式，通過計算不同時間和不同深度的土體顆粒位移、加速度及有效應(yīng)力等信息，研究分析海床土在循環(huán)荷載下的動力響應(yīng)特征

3、，并結(jié)合現(xiàn)場實驗的研究結(jié)果，分析其影響因素及產(chǎn)生機理。 通過研究，主要得出以下結(jié)論： (1)黃河口粉質(zhì)土對振動能量的吸收沿深度方向呈現(xiàn)出明顯的非均勻性，存在較明顯的動力響應(yīng)敏感區(qū)與相對穩(wěn)定區(qū)，能量衰減主要集中在60cm以上的中淺層，其中尤其以40cm深度左右范圍土體中的能量衰減最為明顯。 (2)土體對振動能量的吸收隨著時間的變化也呈現(xiàn)出非均勻性，隨著振動時間的延續(xù)，被土體吸收的振動能量在土體內(nèi)部重新分配和傳遞，表

4、層一定深度(此深度大小受控于振動荷載；本實驗荷載條件下約為0.4m)范圍土體吸收的能量減少，而中下層土體吸收的能量增加。且這種變化趨勢主要發(fā)生在振動初期，振動后期的變化趨勢較為平緩。 (3)不同級別的振動能量、不同的潮位情況都使土體表現(xiàn)出獨特的動力響應(yīng)特征，其原因是由于外在條件的不同導(dǎo)致土體性質(zhì)變化的不同，從而進一步引起土體對振動能量產(chǎn)生不同的吸收變化特征。 (4)通過分析循環(huán)荷載下黃河口土體的電性變化、孔壓變化和強度

5、變化，研究表明：土體電性變化的敏感區(qū)與能量吸收的敏感區(qū)十分吻合，利用土體孔壓變化和強度變化可以很好的解釋土體對振動能量的吸收規(guī)律。海床土體對振動能量的吸收過程與電阻率變化、孔壓變化、強度變化規(guī)律的發(fā)展趨勢具很好的對應(yīng)關(guān)系。海床土體對振動能量的吸收過程和發(fā)展趨勢，是直接導(dǎo)致了海床土體電阻率、孔壓及強度變化規(guī)律表現(xiàn)出獨特響應(yīng)規(guī)律的內(nèi)因。 (5)通過數(shù)值模擬對比分析，表明利用有限元數(shù)值方法和摩爾一庫倫本構(gòu)模型對黃河口粉質(zhì)土的動力響應(yīng)進