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        k0固結(jié)飽和黏土的動(dòng)剪切模量與阻尼比試驗(yàn)研究

        2018-03-01 11:57:47楊騰王建華姚?;?/span>
        中國(guó)港灣建設(shè) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:剪應(yīng)變阻尼比模量

        楊騰 ,王建華 *,姚?;?

        (1.天津大學(xué)水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300072;2.天津大學(xué)巖土工程研究所,天津 300072)

        0 引言

        等效線性方法在場(chǎng)地動(dòng)力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與分析中較為常用。該方法的應(yīng)用需要通過試驗(yàn)確定土的動(dòng)剪模量與剪應(yīng)變(G-γ)以及阻尼比與剪應(yīng)變(λ-γ)之間的關(guān)系。飽和黏土是海洋地基淺層范圍內(nèi)經(jīng)常遇到的典型土層,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)飽和黏土的G-γ和λ-γ關(guān)系進(jìn)行了大量的研究,主要考慮了黏土自身性質(zhì)及試驗(yàn)條件的影響,包括顆粒級(jí)配、含水量、塑性指數(shù)、圍壓、固結(jié)比、加載頻率以及試驗(yàn)儀器種類等[1-2]。當(dāng)進(jìn)行場(chǎng)地動(dòng)力特性評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)根據(jù)真實(shí)工況和土層的勘測(cè)資料綜合考慮選擇主要因素,研究其對(duì)G-γ和λ-γ關(guān)系的影響。

        已有研究多數(shù)在均等固結(jié)壓力條件下進(jìn)行[3],而海底土層在漫長(zhǎng)地質(zhì)年代中常處于k0固結(jié)狀態(tài),通過等壓或偏壓固結(jié)試驗(yàn)無法真實(shí)反映海底土層的初始應(yīng)力條件。此外,海洋平臺(tái)地基土常承受上部結(jié)構(gòu)重力而產(chǎn)生豎向附加偏應(yīng)力[4],而且在波浪等循環(huán)荷載的長(zhǎng)期作用下,產(chǎn)生的超孔隙水壓力和應(yīng)變的累積也將對(duì)動(dòng)剪模量和阻尼比產(chǎn)生影響[5-6],因此有必要研究k0固結(jié)條件下飽和黏土在循環(huán)應(yīng)力作用下G-γ以及λ-γ之間的關(guān)系,并考慮附加偏應(yīng)力和循環(huán)應(yīng)力歷史的影響。

        綜上,本文開展了一系列k0固結(jié)飽和黏土的動(dòng)三軸試驗(yàn),研究了圍壓、初始靜偏應(yīng)力、加載歷史3種因素對(duì)動(dòng)剪模量-動(dòng)應(yīng)變和阻尼比-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系曲線的影響。

        1 試驗(yàn)內(nèi)容和方法

        1.1 試驗(yàn)土樣與儀器

        試驗(yàn)用土選用天津渤海海灣灘海地區(qū)的軟土制備的重塑土,重塑過程先將土烘干、粉碎、制成泥漿,然后堆載預(yù)壓,制得黏土含水率在38%左右,液限為43.1%,塑限為21%,塑性指數(shù)為22.1,重度為18.5 kN/m3,采用旋轉(zhuǎn)切削法制備三軸試驗(yàn)土樣,最終試樣直徑3.91 cm,高度為8 cm。

        試驗(yàn)采用HX-100多功能電氣伺服控制動(dòng)靜三軸儀。采用應(yīng)力控制加載方式,應(yīng)力波形為正弦波,頻率為0.1 Hz。微機(jī)控制軟件可設(shè)定波形和應(yīng)力幅值,并自動(dòng)采集荷載、位移等數(shù)據(jù)。

        1.2 試驗(yàn)方法

        試樣在三軸壓力室內(nèi)進(jìn)行反壓飽和,孔隙水壓力系數(shù)B值均達(dá)到98%以上。先施加側(cè)向壓力至預(yù)定值,固結(jié)的同時(shí)逐級(jí)施加軸向應(yīng)力,保持三軸試樣無側(cè)向變形。k0固結(jié)完成后,開展不排水靜力三軸壓縮試驗(yàn)(CU),獲得不同圍壓時(shí)黏土的三軸壓縮強(qiáng)度qf,然后按不同初始偏應(yīng)力比qa/qf和循環(huán)應(yīng)力比qcy/qf組合開展不排水循環(huán)三軸試驗(yàn)。由于先期較小應(yīng)變幅值的累積應(yīng)變對(duì)后繼大應(yīng)變幅值滯回圈形狀基本沒有影響[7],可采取逐級(jí)施加動(dòng)應(yīng)力的方法,得到G-γ與λ-γ關(guān)系曲線。試驗(yàn)方案見表1。

        考慮初始偏應(yīng)力的影響時(shí),在試樣固結(jié)完成后,在不排水條件下按一定的qa/qf值施加軸向偏應(yīng)力,最后施加正弦波形的動(dòng)應(yīng)力。

        對(duì)于循環(huán)應(yīng)力加載歷史對(duì)動(dòng)剪切模量和阻尼比影響的研究,和以往直接研究動(dòng)模量隨應(yīng)力作用次數(shù)衰減的方法不同,本文通過動(dòng)三軸研究了累積應(yīng)變?chǔ)舙對(duì)G-γ與λ-γ曲線的影響,具體步驟為:在黏土三軸試樣k0固結(jié)完成后,施加動(dòng)應(yīng)力使試樣達(dá)到預(yù)定累積應(yīng)變?chǔ)舙,分別為0%、2%、3.5%、5%,然后分級(jí)施加動(dòng)應(yīng)力,獲得預(yù)定累積應(yīng)變下G-γ與λ-γ關(guān)系曲線。

        表1 試驗(yàn)方案Table1 Test scheme

        2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

        在動(dòng)三軸壓力室內(nèi)對(duì)重塑黏土進(jìn)行k0固結(jié),然后在不排水情況下作用靜偏應(yīng)力,土樣存在初始偏應(yīng)力作用產(chǎn)生的初始剪應(yīng)力,在循環(huán)應(yīng)力作用下產(chǎn)生殘余累積應(yīng)變,使得應(yīng)力應(yīng)變滯回圈不閉合。隨著應(yīng)力作用次數(shù)的增加,累積應(yīng)變趨于穩(wěn)定,滯回圈也逐漸閉合,應(yīng)力應(yīng)變滯回曲線如圖1所示。但應(yīng)力應(yīng)變滯回圈趨于閉合需在一定動(dòng)應(yīng)力作用周期后,黏土試樣受循環(huán)應(yīng)力歷史作用,孔壓、殘余變形均有明顯累積,對(duì)動(dòng)剪切模量和阻尼比產(chǎn)生影響。因此,在考慮圍壓和初始偏應(yīng)力等因素對(duì)G-γ與λ-γ的影響時(shí),試驗(yàn)結(jié)果就不具代表性。為了保證在相同初始狀態(tài)下研究動(dòng)剪切模量和阻尼比隨動(dòng)剪應(yīng)變曲線變化規(guī)律,找出應(yīng)力應(yīng)變滯回圈不閉合時(shí)動(dòng)剪切模量和阻尼比的計(jì)算方法是必要的。

        圖1 應(yīng)力應(yīng)變滯回曲線Fig.1 Stress-strain hysteresis curve

        在非閉合滯回圈中,殘余塑性變形耗功并不造成應(yīng)變對(duì)應(yīng)力滯后,需要去除滯回圈中累積應(yīng)變的影響。本文提出,首先計(jì)算每一循環(huán)應(yīng)力作用周期的累積應(yīng)變?cè)隽喀う舙,對(duì)每周期采集的n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)按線性關(guān)系減去累積應(yīng)變?cè)隽喀う舙,至第n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)完全減掉累積應(yīng)變?cè)隽?,?shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變滯回圈的閉合。選取某循環(huán)應(yīng)力作用下第2周期采集得到的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù),按上述方法消除累積應(yīng)變的影響,得到閉合的滯回圈,如圖2所示。

        圖2 閉合應(yīng)力應(yīng)變滯回圈Fig.2 Closed stress-strain hysteresis loop

        當(dāng)應(yīng)力應(yīng)變滯回圈閉合時(shí),動(dòng)模量、阻尼比按式(1)、式(2)計(jì)算。

        式中:σcy為循環(huán)應(yīng)力幅值;εcy為循環(huán)應(yīng)變幅值;μ為泊松比,由于試驗(yàn)為固結(jié)不排水試驗(yàn),μ取0.5[8];Ecy為動(dòng)壓縮模量;Gcy為動(dòng)剪切模量;ΔW為一個(gè)周期內(nèi)損耗的能量;W為作用的總能量。

        2.2 圍壓對(duì)動(dòng)剪切模量的影響

        開展循環(huán)三軸試驗(yàn),得到圍壓σ3為100 kPa、200 kPa、300 kPa的k0固結(jié)黏土的G-γ試驗(yàn)數(shù)據(jù),如圖3所示。本文利用Hardin-Drnevich公式[9]擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù),如式(3)。該式參數(shù)較少,且物理意義明確,擬合結(jié)果見圖3。采用何昌榮等[10]提出的式(4)歸一化最大剪切模量Gmax隨圍壓的變化,式中引入與固結(jié)比有關(guān)的參數(shù),克服了以平均固結(jié)有效應(yīng)力為參數(shù)時(shí)不能很好反映初始固結(jié)比對(duì)最大動(dòng)剪切模量影響的不足。式中:Gmax為最大動(dòng)剪模量;γr為參考應(yīng)變;γcy為動(dòng)剪應(yīng)變;Kc為固結(jié)比σ1/σ3;m、n、k1為擬合參數(shù);Pa為大氣壓。

        圖3 不同圍壓下模量隨動(dòng)剪應(yīng)變的變化Fig.3 G-γrelationship under different confining pressure

        圖4 表示了最大動(dòng)剪模量Gmax隨側(cè)向壓力σ3的變化,并利用式(4)擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù),可以看出試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果較為接近。利用最大動(dòng)剪模量Gmax作為歸一化參數(shù),得到不同側(cè)向壓力σ3對(duì)應(yīng)的G/Gmax-γ關(guān)系曲線,如圖5所示??梢钥闯?,不同側(cè)向壓力對(duì)應(yīng)的G/Gmax-γ試驗(yàn)結(jié)果均落在一條曲線附近,也就是說,k0固結(jié)黏土的G/Gmax-γ關(guān)系曲線受側(cè)向壓力影響不大。

        圖4 最大動(dòng)剪模量擬合曲線Fig.4 The fitting curve of maximum shear modulus

        圖5 不同圍壓下動(dòng)剪模量歸一化曲線Fig.5 Normalized curve of G cy/G max under different confining pressure

        2.3 靜偏應(yīng)力對(duì)動(dòng)剪切模量與阻尼比的影響

        圖6 為σ3=100 kPa時(shí)不同靜偏應(yīng)力比下動(dòng)剪切模量隨動(dòng)剪應(yīng)變變化的試驗(yàn)及擬合結(jié)果,可以看出,當(dāng)動(dòng)應(yīng)變幅值小于0.01%時(shí),不同靜偏應(yīng)力下剪切模量變化不明顯,隨著動(dòng)應(yīng)變幅值增加,靜偏應(yīng)力的作用使得G-γ關(guān)系曲線下移。可以解釋為,對(duì)于k0固結(jié)黏土在不排水情況下施加靜偏應(yīng)力時(shí),土體內(nèi)孔壓的上升降低了土體的有效應(yīng)力,對(duì)G-γ曲線產(chǎn)生一定影響。

        圖6 不同靜偏應(yīng)力下G-γ曲線Fig.6 G-γcurvesunder different deviate stress

        利用式(5)所示的指數(shù)函數(shù)擬合阻尼比隨動(dòng)剪應(yīng)變的變化關(guān)系:

        式中:λ為阻尼比;A、b為擬合參數(shù)。

        圖7為不同靜偏應(yīng)力水平下阻尼比隨動(dòng)剪應(yīng)變變化的試驗(yàn)結(jié)果及擬合曲線,可以看出,阻尼比試驗(yàn)數(shù)據(jù)與動(dòng)模量相比較為離散,λ-γ關(guān)系曲線變化規(guī)律與G-γ曲線相反,在靜偏應(yīng)力作用下曲線有一定上移。

        圖7 不同初始靜偏應(yīng)力下λ-γ曲線Fig.7 λ-γcurvesunder different deviate stress

        綜上,對(duì)于海洋平臺(tái)基礎(chǔ)在循環(huán)荷載下的動(dòng)力穩(wěn)定分析,考慮其上部結(jié)構(gòu)自重在地基土層上產(chǎn)生的偏應(yīng)力對(duì)G-γ與λ-γ關(guān)系曲線的影響是必要的。

        2.4 循環(huán)荷載歷史對(duì)動(dòng)剪切模量與阻尼比的影響

        黏土在長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下,累積應(yīng)變與動(dòng)模量、阻尼比的變化存在一定聯(lián)系。本文在考慮循環(huán)應(yīng)力歷史影響時(shí),以累積應(yīng)變?chǔ)舙為度量,研究了累積應(yīng)變對(duì)G-γ與λ-γ關(guān)系曲線的影響。圖8代表了黏土試樣累積應(yīng)變?yōu)?%、2%、3.5%、5%時(shí)動(dòng)模量隨動(dòng)應(yīng)變幅值的變化關(guān)系。由圖8可以看出,當(dāng)動(dòng)應(yīng)變幅值小于0.1%時(shí),土體的動(dòng)剪切模量在相同動(dòng)剪應(yīng)變幅值下有顯著衰減;當(dāng)動(dòng)應(yīng)變幅值大于0.1%時(shí),不同累積應(yīng)變后的試樣G-γ曲線無明顯區(qū)別。

        圖8 不同累積應(yīng)變下G-γ曲線Fig.8 G-γcurvesunder different cumulative strain

        將不同累積應(yīng)變時(shí)的G-γ曲線對(duì)應(yīng)的小循環(huán)應(yīng)力下的動(dòng)剪切模量視為初始動(dòng)剪模量G′,并利用式(6)擬合G′隨累積應(yīng)變的發(fā)展趨勢(shì),結(jié)果見圖9,可以看出G′隨累積應(yīng)變的增加線性減小。

        式中:δ為參數(shù);εp為累積應(yīng)變。

        圖9 動(dòng)剪切模量G′隨累積應(yīng)變變化Fig.9 Variation of dynamic shear modulus G′with cumulative strain

        因此,在考慮循環(huán)應(yīng)力歷史對(duì)G-γ曲線影響時(shí),當(dāng)動(dòng)應(yīng)變幅值小于0.1%時(shí),可將式(3)中Gmax替換為式(6)得到的G′;當(dāng)動(dòng)剪應(yīng)變大于0.1%時(shí),式(3)的Gmax仍然利用式(4)計(jì)算,歸一化后的動(dòng)剪切模量如圖10所示。

        圖10 不同累積應(yīng)變下G/G′-γ歸一化曲線Fig.10 Normalized curve G/G′-γ under different cumulative strain

        圖11 給出了不同累積應(yīng)變后的阻尼比隨動(dòng)剪應(yīng)變的變化曲線,可以看出阻尼比受累積應(yīng)變影響不大,均落在式(5)擬合曲線附近。

        圖11 不同累積應(yīng)變下λ-γ曲線Fig.11 λ-γcurvesunder different cumulative strain

        3 結(jié)語

        開展了一系列k0固結(jié)飽和黏土的動(dòng)三軸試驗(yàn),研究了圍壓、靜偏應(yīng)力、加載歷史3種因素對(duì)動(dòng)剪模量-動(dòng)應(yīng)變(G-γ)和阻尼比-動(dòng)應(yīng)變(λ-γ)關(guān)系曲線的影響,得出以下結(jié)論:

        1)結(jié)合Hardin-Drnevich模型和可以反映k0固結(jié)偏應(yīng)力影響的最大模量計(jì)算公式擬合k0固結(jié)黏土動(dòng)剪切模量隨動(dòng)剪應(yīng)變的變化曲線,歸一化結(jié)果表明G/Gmax-γ曲線受側(cè)向壓力影響不大。

        2)G-γ關(guān)系曲線隨不排水初始靜偏應(yīng)力水平的增加有一定下移,λ-γ曲線隨不排水初始靜偏應(yīng)力水平的增加有一定上升,當(dāng)進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定性分析時(shí),認(rèn)為考慮結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的偏應(yīng)力的影響是必要的。

        3)初始動(dòng)剪模量G′隨累積應(yīng)變?cè)龃笾饾u減小,并呈現(xiàn)出良好的線性規(guī)律;累積應(yīng)變對(duì)λ-γ關(guān)系影響不大。不同累積應(yīng)變條件下的G-γ關(guān)系可用初始動(dòng)剪模量G′作為歸一化參數(shù),并具有良好的歸一化特性。

        [1] PARK D.Evaluation of dynamic soil properties:strain amplitude effectson shear modulus and damping ratio[M].NewYork:Cornell University,1998.

        [2] 孫靜,袁曉銘.固結(jié)比對(duì)黏性土動(dòng)剪切模量影響的研究[J].巖土力學(xué),2010,31(5):1 457-1 462.SUN Jing,YUANXiao-ming.Effect of consolidation ratio of cohesivesoilson dynamic shear modulus[J].Rocks and soil mechanics,2010,31(5):1 457-1 462.

        [3] 賀為民,李德慶,楊杰,等.土的動(dòng)剪切模量、阻尼比和泊松比研究進(jìn)展[J].地震工程學(xué)報(bào),2016,38(2):309-317.HE Wei-min,LI De-qing,YANG Jie,et al.Recent progress in researchondynamic shear modulus,dampingratio,and poisson ratio of soils[J].China Earthquake Engineering Journal,2016,38(2):309-317.

        [4] 蔡袁強(qiáng),王軍,徐長(zhǎng)節(jié).初始偏應(yīng)力作用對(duì)蕭山軟黏土動(dòng)彈模量與阻尼影響試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2007,28(11):2 291-2 302.CAIYuan-qiang,WANGJun,XU Chang-jie.Experimental study ondynamic elastic modulusand dampingratioof Xiaoshan saturated soft clay considering initial deviator stress[J].Rocks and Soil Mechanics,2007,28(11):2 291-2 302.

        [5] ZHOU J,GONG X.Strain degradation of saturated clay under cyclic loading[J].Canadian Geotechnical Journal,2001,38(1):208-212.

        [6]SUBRAMANIAM P,BANERJEE S.Shear modulus degradation model for cohesive soils[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering,2013,53(10):210-216.

        [7] 尚守平,劉方成,杜運(yùn)興,等.應(yīng)變累積對(duì)黏土動(dòng)剪模量和阻尼比影響的試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2006,27(5):683-688.SHANGShou-ping,LIUFang-cheng,DUYun-xing,et al.Experimental study on effect of shear strain accumulation on dynamic shear modulusand damping ratio of clay soil[J].Rock and Soil Mechanics,2006,27(5):683-688.

        [8] 王建華,周揚(yáng)銳,張群.一種測(cè)試動(dòng)三軸試樣泊松比的方法[J].世界地震工程,2010(S1):23-27.WANG Jian-hua,ZHOU Yang-rui,ZHANG Qun.Measuring method for poisson ratio of cyclic triaxial specimens[J].World Earthquake Engineering,2010(S1):23-27.

        [9]HARDIN B O,DRNEVICH V P.Shear modulus and damping in soils:design equationsand curves[J].Geotechnical Special Publication,1972,98(118):667-692.

        [10]何昌榮.動(dòng)模量和阻尼的動(dòng)三軸試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),1997,19(2):39-48.HEChang-rong.Dynamic triaxial test on modulus and damping[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,1997,19(2):39-48.

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