復(fù)雜應(yīng)力條件下飽和松砂振動孔隙水壓力的能量模式研究

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1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)雜應(yīng)力條件下飽和松砂振動孔隙水壓力的能量模式研究姓名：劉艷華申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：郭瑩20050601大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要土中振動孔隙水壓力的產(chǎn)生與發(fā)展是影響土體強(qiáng)度和變形特性的重要因索。因此，孔隙水壓力增長模式一直是土動力學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。普遍采用的孔壓應(yīng)力模式，由于應(yīng)力的矢量特性，在分析復(fù)雜問題時(shí)具有相當(dāng)困難。而能量是標(biāo)量，將能量分析法用于孔壓分析中可方便地利用疊加原理解決一些用應(yīng)力分析法難以解決的復(fù)雜問題。實(shí)際工程中，建筑物地基的初始應(yīng)力狀態(tài)往往是復(fù)雜的。當(dāng)?shù)鼗幱趶?fù)雜初始

2、應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，如果再遭受地震或波浪等復(fù)雜循環(huán)荷載作用，土體的孔壓增長特性將變得更加復(fù)雜。目前已經(jīng)建立的孔壓一能量模式主要是針對兩向固結(jié)應(yīng)力條件和較簡單循環(huán)應(yīng)力路徑的，而由驗(yàn)證表明：兩向固結(jié)應(yīng)力條件下建立的孔壓一能量模式對于復(fù)雜應(yīng)力條件并不完全適合。因此，有必要建立復(fù)雜應(yīng)力條件下的孔壓一能量模式。利用大連理工大學(xué)與日本誠研舍株式會社共同研制的“土工靜力一動力液壓三軸～扭轉(zhuǎn)多功能剪切儀”，針對飽和福建標(biāo)準(zhǔn)松砂進(jìn)行的均等固結(jié)條件下循環(huán)單向剪切試驗(yàn)、軸向和扭轉(zhuǎn)雙向耦合剪切試驗(yàn)等多種循環(huán)剪切應(yīng)力路徑形式的剪切試驗(yàn)結(jié)果，以及控制不同的初始固結(jié)參數(shù)的三

3、向非均等固結(jié)條件下的循環(huán)扭剪試驗(yàn)結(jié)果，著重研究了循環(huán)剪切應(yīng)力路徑、初始偏應(yīng)力比、初始主應(yīng)力方向角、初始中主應(yīng)力系數(shù)等因素對孔壓一能量關(guān)系的影響。文中利用自編程序計(jì)算實(shí)測應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線包圍面積得到土的耗損能量。并針對福建標(biāo)準(zhǔn)砂幾個典型的實(shí)測試驗(yàn)結(jié)果，探討了復(fù)雜應(yīng)力條件下累積耗損能量計(jì)‘算的簡化方法，通過與復(fù)雜計(jì)算方法的比較表明，簡化方法不僅可以簡化計(jì)算過程，而且可以減小計(jì)算誤差，是合理可行的。通過對福建標(biāo)準(zhǔn)砂的孔壓一能量關(guān)系分析表明：復(fù)雜應(yīng)力條件下的孔隙水壓力的增長與土中累積耗損能量密切相關(guān)。在均等固結(jié)條件下，不同的循環(huán)剪切應(yīng)力路徑對孔

4、壓一能量的關(guān)系影響很小，可以忽略；在三向非均等固結(jié)條件下，初始主應(yīng)力方向角對孔壓一能量關(guān)系有一定的影響，初始中主應(yīng)力系數(shù)的影響較小，而初始偏應(yīng)力比的影響較大。通過引入考慮不同初始偏應(yīng)力比和不同初始主應(yīng)力方向角影響的參數(shù)，初步建立了福建標(biāo)準(zhǔn)砂復(fù)雜應(yīng)力條件下的孔壓一能量模式。利用多功能剪切儀針對飽和南海鈣質(zhì)松砂進(jìn)行了均等固結(jié)條件下的循環(huán)扭剪試驗(yàn)和循環(huán)圓耦合剪切試驗(yàn)，在三向非均等固結(jié)條件下進(jìn)行了不同初始主應(yīng)力方向角和初始偏應(yīng)力比的循環(huán)圓耦合剪切試驗(yàn)，進(jìn)一步探討了復(fù)雜應(yīng)力條件下影響南海鈣質(zhì)砂孔壓一能量關(guān)系的主要因素。分別針對福建標(biāo)準(zhǔn)砂和南海鈣質(zhì)

5、砂的均等和三向非均等固結(jié)條件下的試驗(yàn)結(jié)果探討了砂土類型的不同對孔壓一能量關(guān)系的影響。最后根據(jù)南海鈣質(zhì)砂的試驗(yàn)結(jié)果建立了復(fù)雜應(yīng)力條件下南海鈣質(zhì)砂的孔壓一能量模式。該模型與福建標(biāo)準(zhǔn)砂的孔壓一能量模式存在一定的差異。關(guān)鍵詞：復(fù)雜應(yīng)力條件；孔隙水壓力；累積耗損能量；初始主應(yīng)力方向角；初始偏應(yīng)力比：初始中主應(yīng)力系數(shù)復(fù)j}應(yīng)力條件下飽和松砂振動孔隙水壓力的能量模式研究AbstractThebuildupanddevelopmentofporewaterpressureunderdynamicloadisakeyfactortothedeformat

6、ionandstrengthbehaviorofsoils．Thereforetheresearchofporewaterpressureisoneoftheimportantissueinsoildynamics，Itisknowntoallthatstressisavector．Itisdifficulttosomecomplicateproblemswhilestresspatternisusedtoanalyzetheporewaterpressure．Sinceenergyisascalar,energyapproachmay

7、besuccessfullyusedinsolvingcomplexproblemswhicharedi蕊culttosolvewiththestressmethod．Inpracticalengineeringproblems，theinitialstressconditionsforsoilelementsbeneaththefoundationofthebuildingareusuallyrathercomplex．Inthisstate，ifthefoundationsubjectedtocomplicatedcyclicloa

8、dinginducedbyearthquakeshakingandoee,arlwave，theresponseofporewaterpressurewillbeverycomplicated．Atthep