復雜應力條件下飽和鈣質砂動力特性的試驗研究.pdf

1、鈣質砂是海洋生物成因富含碳酸鈣或其它難溶碳酸鹽類物質的特殊巖土介質，具有與普通陸源砂迥異的工程力學性質，在我國南海海域有著廣泛的分布。處于海洋環境并作為海工建筑物地基的鈣質砂不僅處于復雜的初始固結應力狀態，而且承受著風/浪/流/地震等復雜動應力作用，其動力穩定性直接影響著上部結構物的安全。但目前國內外對復雜應力條件下飽和鈣質砂動力特性的研究相對較少，因此進行復雜應力條件下鈣質砂動力特性的研究，對于進一步發展與完善鈣質土力學性質的研究/指

2、導海洋荷載作用下鈣質砂海域海床穩定性分析以及實際工程的設計和施工，對于南海諸島豐富石油資源及島礁旅游業的開發和保衛，都具有重要的理論價值和實際工程意義。 本文采用先進的土工靜力－動力液壓三軸－扭剪多功能剪切儀較好地模擬了海洋環境復雜的初始固結應力狀態和復雜的動應力條件，對我國南沙群島的鈣質砂進行了大量的大應變幅值和微幅應變條件下的豎向－扭向循環耦合剪切試驗/扭剪試驗，豎向拉－壓剪切試驗/動三軸試驗等系列試驗，對復雜應力條件下飽和

3、鈣質砂動力特性做了較為系統地研究，主要研究內容和研究成果如下： 1/進行大應變幅值條件下的動強度試驗，研究復雜應力條件下鈣質砂的動應變特性，分析初始偏應力比/初始平均有效固結壓力/初始主應力方向角/中主應力系數等因素和循環荷載的施加方式對鈣質砂的動應變發展的影響，提出飽和鈣質砂動應變的發展模式：Boltzmann曲線或雙曲線。 2/分析孔隙水壓力發展的時程曲線，研究鈣質砂的動孔隙水壓力增長特性，分析各種因素對動孔隙水壓力

4、增長特性的影響，建立了復雜應力條件下鈣質砂峰值孔隙水壓力的發展模式；探討復雜應力狀態下鈣質砂峰值孔隙水壓力與累積廣義剪應變之間的聯系，建立峰值孔隙水壓力隨累積廣義剪應變的發展模式。 3/分析鈣質砂的液化特性，獲得復雜應力條件下飽和鈣質砂的液化機理。均壓固結與非均壓固結條件下的液化機理不同：均壓固結條件下，液化機理為流滑或循環活動性；偏壓固結時各種試驗條件下均不液化。 4/在動應變和動孔隙水壓力增長特性及液化特性分析基礎上

5、，研究飽和鈣質砂的動強度特性，建立動強度方程，并對各種循環荷載條件下的動強度進行了比較。 5/開展微幅應變條件下的動力試驗，研究鈣質砂的動應力～動應變特性以及動模量和動阻尼比特性，獲得動應力～動應變關系的骨干曲線模式，并分析各種因素對骨干曲線的影響；研究復雜應力條件下鈣質砂動彈性模量和動剪切模量特性，并建立了動彈性模量和動剪切模量的計算模式；探討復雜應力條件下鈣質砂軸向阻尼比和扭向阻尼比特性，并比較各種因素對軸向阻尼比和扭向阻尼