發(fā)布時間：2020-08-22 04:26

【摘要】：土體的動力特性問題一直是巖土工程領域的重要課題,深入研究土體動力特性的內(nèi)在機理,對于研究土工建(構(gòu))筑物的抗震性能與災變行為、發(fā)展重大工程災變評價方法與控制技術(shù)、實現(xiàn)基礎設施的安全服役等具有重大意義。小應變剪切模量是土體動力特性的重要參數(shù)之一。實驗室測試土體小應變剪切模量的方法大致可以分為三類:靜力法、動力法以及波動法。靜力法以高精度三軸試驗和高精度循環(huán)扭剪試驗為代表,根據(jù)動應力和動應變關系的滯回曲線,求出各項參數(shù)指標。動力法以共振柱為代表,通過儀器驅(qū)動系統(tǒng)對試樣施加不同頻率的激振來獲取土體的共振(固有)頻率,然后根據(jù)動力學理論計算土體的剪切模量。波動法以彎曲元為代表,通過測定剪切波在試樣中的傳播速度,基于彈性波動理論計算土體的剪切模量。靜力法在計算動剪切模量時,需假定泊松比不變的情況下進行轉(zhuǎn)換,這與實際情況不符,因此還有待于進一步研究。共振柱法是國際上公認的最可靠的測試土體小應變剪切模量方法。彎曲元法具有原理明確、操作簡便、成本經(jīng)濟、無損測試和方便移植等特點,可與現(xiàn)有的絕大部分土工設備相結(jié)合,具有良好的應用潛力,但在如何準確的確定剪切波的到達時間方面尚存在一定的爭議。本文以干砂為研究對象,基于共振柱儀公認的可靠性,將彎曲元與共振柱儀兩種設備相結(jié)合,改造了一套彎曲元—共振柱聯(lián)合試驗儀,利用新改造的設備對彎曲元測試結(jié)果進行標定,探求利用彎曲元測定土體小應變剪切模量的可靠試驗方法,并對干砂的小應變動力特性展開了研究,研究內(nèi)容如下:1.從結(jié)構(gòu)組成和工作原理角度,對彎曲元與共振柱儀進行了介紹,分析了二者在小應變測試方面的優(yōu)點與不足,闡明了用共振柱標定彎曲元的必要性及理論基礎。2.通過將彎曲元植入共振柱儀的試樣頂帽與底座的中心處,改造了一套彎曲元—共振柱聯(lián)合試驗儀,實現(xiàn)了利用彎曲元和共振柱對同一個試樣開展試驗,并設計了一個標定墊片,解決了帶有彎曲元的共振柱儀標定問題。3.以粒徑范圍為0.075mm~1mm的福建標準砂為研究對象,基于彎曲元設備,研究了剪切波激發(fā)頻率對接收波信號質(zhì)量的影響,以及三軸樣品邊界條件對剪切波測試結(jié)果的影響。4.基于彎曲元—共振柱聯(lián)合試驗儀,對干砂試樣開展試驗,驗證了采用初達波法確定彎曲元剪切波傳播時間的可靠性,并得出以接收波主峰(即振幅最大峰)的前一個峰的起跳點位置作為接收波的初始到達位置最為準確,即與共振柱試驗標定值最為接近。通過粒徑范圍為1~2mm的福建標準砂干砂試樣、2mm直徑正圓玻璃珠以及1mm直徑正圓小鋼珠的彎曲元—共振柱聯(lián)合試驗,驗證了該方法對于不同級配、不同材質(zhì)以及不同顆粒形狀的干試樣具有普遍適用性。針對利用彎曲元測定土體小應變剪切模量的試驗方法,從頻率和邊界的選擇以及剪切波傳播時間判定等方面提出了合理化建議。5.利用改造的新設備,對干砂的動力特性展開研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):福建標準砂干砂最大剪切模量的變化與有效圍壓、相對密實度的變化均成正相關關系,與相對密實度相比,有效圍壓對最大剪切模量的影響更大;在同一相對密實度與有效圍壓下,剪切模量與動應變幅值的變化關系符合斜率為負值的線性函數(shù),動應變幅值變化對剪切模量的影響程度會隨著有效圍壓的升高而降低;此外阻尼比的變化與有效圍壓的變化成負相關關系,在同一相對密實度且同一有效圍壓下,阻尼比與動應變幅值的變化關系符合斜率為正值的線性函數(shù),隨著有效圍壓的升高阻尼比對有效圍壓的變化逐漸不敏感。此外低有效圍壓下阻尼比對動應變幅值的敏感性要高于高有效圍壓時。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU441
【圖文】：

波浪荷載、風荷載、交通荷載、機械振動荷載、施工，巖土體會產(chǎn)生變形、強度及穩(wěn)定性下降等問題，這安全、穩(wěn)定和正常使用至關重要[1-3]。要的地震活動帶有三個，環(huán)太平洋地震帶是其中最大震都發(fā)生在該地震帶，歐亞地震帶則發(fā)生了全球 15%震帶之間，地震活動十分頻繁。我國境內(nèi)的地震活動度淺、地震發(fā)生區(qū)域分布廣以及地震強度大等特點。發(fā)生近 800 次強震（震級 6 級及以上），遍布除香港外的全國絕大部分地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計我國有高達 55 萬人直害，占全球因地震死亡人數(shù)一半以上，我國歷史發(fā)生。建國以來，全國發(fā)生了 100 多次破壞性地震，波及了），因地震死亡的人數(shù)占同期全國各類災害致死人數(shù)的經(jīng)濟損失更是數(shù)以億萬計，長期以來地震災害一直是因素之一[4-7]。

圖 2 地震引起的建筑物倒塌Fig.1 The collapse of buildings caused by the earthquake是國民經(jīng)濟中基礎性、先導性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，隨著我市化進程的穩(wěn)步推進，對交通領域發(fā)展的要求越來越期間，我國在交通運輸領域取得了巨大的成就，期間基礎建設投資，投資完成規(guī)模達到“十一五”時期的路、城市軌道交通等運營里程以及萬噸級海港數(shù)量全運輸領域改革的順利進行，以及全面建成小康社會的間，交通運輸領域必將獲得更大的發(fā)展，我國“十三

圖 2 地震引起的建筑物倒塌Fig.1 The collapse of buildings caused by the earthquake輸是國民經(jīng)濟中基礎性、先導性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，隨著我國城市化進程的穩(wěn)步推進，對交通領域發(fā)展的要求越來越高五”期間，我國在交通運輸領域取得了巨大的成就，期間累通基礎建設投資，投資完成規(guī)模達到“十一五”時期的 公路、城市軌道交通等運營里程以及萬噸級海港數(shù)量全線通運輸領域改革的順利進行，以及全面建成小康社會的客期間，交通運輸領域必將獲得更大的發(fā)展，我國“十三五。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前5條

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本文編號：2800261