循環動載對低塑性粉土剪下行為的影響

《循環動載對低塑性粉土剪下行為的影響》是依託中南大學，由王樹英擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：循環動載對低塑性粉土剪下行為的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王樹英
• 依託單位：中南大學

項目摘要

低塑性粉土廣泛分布在我國，它的可液化性見於很多地震。地震動載引起超孔隙水壓力，伴隨它的消散粉土地層發生重固結，震後剪下行為受到前期動載的影響。本項目將以國內典型低塑性粉土- - 黃土為試驗材料，研究循環動載對低塑性粉土剪下行為的影響。本項目從研究靜態剪下行為出發，分析固結壓力和固結比對應力應變行為的影響，調查是否具有正規化行為。在得知靜態剪下行為的基礎上，研究前期動載對低塑性粉土剪下行為的影響。採用動三軸儀對試樣施加動載引起超孔隙水壓力，待土樣液化後進行不同程度的重固結並進行不排水靜態剪下，研究剪下強度和剛度隨重固結程度的變化規律。另外，改變動載強度，觀測試樣微觀結構和研究重固結和非重固結兩種情況後剪下行為隨超孔隙水壓力比的變化。研究塑性、固結比和固結壓力對低塑性粉土剪下行為由於前期動載變化的影響。本項目將提升對低塑性粉土震後力學行為的認識，為預防基礎設施受震破壞提供依據。

結題摘要

低塑性粉土廣泛存在於世界範圍內，尤其是在中國和美國等大陸國家。作為一種典型的低塑性粉土，黃土分布面積占全球陸地面積的9.3%。長期以來，由於低塑性粉土呈現砂土和黏土的雙重力學行為，研究低塑性粉土力學行為存在著較大的困難。為了研究低塑性粉土震後力學及其影響因素，對塑性指數為5.8的低塑性粉土開展大量室內動三軸和靜三軸試驗，結合理論分析，形成以下主要研究成果：（1）該粉土呈現準穩態特性，當添加膨潤土使塑性指數≥6.2，準穩態特性逐漸消散，試樣呈現塑性行為，確定類粘土和中間性態土的臨界塑性指數為6。（2）震後不排水抗剪強度和剛度隨著重固結度的增加而提高，低塑性粉土呈現類超固結特性。（3）超孔隙水壓力大於0.70是震後重固結試樣不排水抗剪強度顯著增加和非重固結試樣屈服剪下強度和初始剛度顯著降低的前提條件，低塑性粉土比干淨砂和粉砂出現重固結體積應變顯著增加所需的動載超孔隙水壓力比要低。（4）同先前未受循環荷載試樣不同，超固結比對震後低塑性粉土初期剪下階段有效應力路徑影響小；隨著OCR升高，重固結過程更加類似於回彈行為；提出了震後不排水抗剪強度計算公式，認為動載液化可改變低塑性粉土試樣臨界狀態曲線；當塑性指數小於6時，震後試樣相對於未受震試樣不排水抗剪強度和剛度顯著變化，否則變化不明顯。（5）當先前動載殘餘軸向應變為0.2%或經歷大於4次液化動載液化後，該粉土抗液化強度得到明顯提高。（6）基於γcyc-p’空間第一象限內兩條包絡線交點處確定的屈服循環軸向應變與循環軸向應變閾值沒有顯著差異。研究成果對於提升低塑性粉土震後力學行為認識具有重要的科學價值，對指導地層抗震設計和處理具有較好的借鑑意義。