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从20世纪70年代起,国内外学者就已经开始研究长期循环荷载下土的动力特性,前期大部分学者的研究都集中在砂土,相对来说粉土的研究较少。最近的几十年来,越来越多的学者开始了有关粉土动力特性的研究,探究细粒含量、排水条件、固结比以及围压等因素的改变对其产生的影响;随着交通运输业的蓬勃发展,长期循环荷载下粉土动力特性的研究逐渐展开。 本文利用伺服电机控制的动三轴仪(GDS),对杭州下沙地铁一号沿线的典型饱和粉土进行室内振动三轴试验,研究了不排水条件下粘粒含量(7%、8%、10%、12%、14%)以及不同等级动荷载对长期循环荷载作用下饱和粉土动力特性的影响;对比了排水条件的改变对动力特性带来的变化。具体的研究内容如下: (1)在不同排水条件下(不排水和完全排水),控制粉土试样的粘粒含量和动应力幅值,得到相应的动应变、临界动应力和体应变,探讨长期循环荷载下排水条件对不同细粒含量粉土动应变的影响。 (2)在不排水条件下,控制试样的粘粒含量和动应力幅值,得到相应的动孔压、临界动应力。 (3)利用数值分析软件,对长期循环荷载作用下这类粉土的累积动应变和累积动孔压进行拟合分析,得出适用于该类粉土的模型和参数。 通过对不同细粒含量的饱和粉土在不同排水条件下进行的长期循环三轴试验,得出以下相关结论: (1)不同细粒含量的粉土在长期循环荷载作用下,累积动应变发展曲线、动孔压发展曲线以及体应变发展曲线存在相似规律:曲线值随振次增加而增加;相同振次下,动应力幅值越大,曲线值越大。不排水条件下,动应变发展曲线和动孔压发展曲线都表现为稳定型、过渡型和破坏型3种典型情况。 (2)粘粒含量在7%~14%变化时,对粉土的临界动应力、体应变产生影响。随着粘粒含量的增加,临界动应力和体应变先增加后减小,在粘粒含量为10%左右存在转折点,呈现规律和该类粉土动强度一致。 (3)排水过程对正常固结的粉土具有强化的作用。不同排水条件下,累积动应变产生的机理不同,当循环动应力幅值比较小时,排水条件下产生的累积应变大于不排水条件下的累积应变值,而当循环动应力幅值比较大时,结论相反。累积应变发展曲线在体应变发展曲线趋于稳定时才会出现稳定态势。 (4)由于R≥R条件下的曲线和R<R条件下的曲线发展形态存在差异,拟合宜分段进行。以临界动应力比R为界,R≥R时的曲线用改进的张建民模型进行拟合;R<R的曲线用半对数模型进行拟合,拟合结果较为理想。通过分析实验数据,得出了适合本文研究对象的相关拟合系数;获得了影响这类粉土在长期循环荷载下的累积应变和累积孔压发展的主要影响因子:动应力比、细粒含量和排水条件等。