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循环荷载下饱和南沙珊瑚砂的液化特性试验研究 被引量：37
1
作者 马维嘉 陈国兴 +2 位作者 李磊 吴琪 刘景儒 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期981-988,共8页
针对饱和南沙岛礁珊瑚砂,开展了一系列不排水循环加载试验,研究了相对密度D_r和初始围压■对饱和珊瑚砂的超孔隙水压力、应变发展、有效应力路径及动强度特性的影响,并比较了珊瑚砂与福建砂的液化特性差异。试验表明,珊瑚砂的超静孔压Δ... 针对饱和南沙岛礁珊瑚砂,开展了一系列不排水循环加载试验,研究了相对密度D_r和初始围压■对饱和珊瑚砂的超孔隙水压力、应变发展、有效应力路径及动强度特性的影响,并比较了珊瑚砂与福建砂的液化特性差异。试验表明,珊瑚砂的超静孔压Δu的发展模式与石英砂的有较大区别,可用修正后的Seed模型进行表征。珊瑚砂液化时的累积能量耗散远比福建砂的大。珊瑚砂的轴向应变ε_(DA)随着循环振次增加而逐渐变大,不会发生急剧增大的现象。在有效应力路径接触相转换线后,珊瑚砂会发生剪胀和剪缩交替出现的现象,仍然会存在有效应力。较之福建砂Δu的波动特征,珊瑚砂Δu的波动更大,且当Δu接近■时波动明显增大,产生"瞬时液化"现象。珊瑚砂的动强度随着D_r以及■的增大而增大。珊瑚砂的动强度大于石英砂的动强度。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 不排水动三轴试验 孔压发展模式 动强度
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复杂加载条件下珊瑚砂抗液化强度试验研究 被引量：12
2
作者 马维嘉 陈国兴 吴琪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期535-542,551,共9页
循环加载方式与应力路径对砂土的抗液化强度有很大的影响。利用GDS空心圆柱扭剪仪对南海珊瑚砂进行了一系列复杂加载条件下均等固结不排水循环试验,探讨了90°突变应力路径下主应力方向角对珊瑚砂抗液化强度的影响。试验结果发现:... 循环加载方式与应力路径对砂土的抗液化强度有很大的影响。利用GDS空心圆柱扭剪仪对南海珊瑚砂进行了一系列复杂加载条件下均等固结不排水循环试验,探讨了90°突变应力路径下主应力方向角对珊瑚砂抗液化强度的影响。试验结果发现:以循环应力比(CSR)作为应力水平指标,当不控制中主应力系数b的变化时,主应力方向角ad对珊瑚砂的抗液化强度并无显著影响;当控制b始终保持0.5时,珊瑚砂的抗液化强度随着ad的增加呈现出先减小后增大的趋势,且在ad=45°时的抗液化强度最低。基于分析循环荷载引起的土单元大、小循环主应力σ1d、σ3d变化,定义了单元体循环应力比(USR)作为一个新的物理指标,发现不同循环加载方式与应力路径条件下施加于珊瑚砂试样的USR与引起液化所需的循环次数NL存在事实上的唯一性关系。通过引自文献的4种无黏性土原始试验数据的再处理,独立地验证了以USR表征砂类土液化强度的适用性。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 复杂循环加载条件 液化强度 单元体循环应力比
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循环加载方向对饱和珊瑚砂液化特性的影响 被引量：10
3
作者 刘抗 陈国兴 +2 位作者 吴琪 马维嘉 秦悠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1951-1960,共10页
随着南沙珊瑚岛礁及近岸军事和民事功能设施的不断建设,珊瑚岛礁工程的地震安全已成为一个具有挑战性的问题。细粒含量FC对陆域饱和石英砂液化特性的影响已被广泛研究,但FC对吹填珊瑚岛礁的饱和珊瑚砂液化特性的影响鲜有报道。利用GDS... 随着南沙珊瑚岛礁及近岸军事和民事功能设施的不断建设,珊瑚岛礁工程的地震安全已成为一个具有挑战性的问题。细粒含量FC对陆域饱和石英砂液化特性的影响已被广泛研究,但FC对吹填珊瑚岛礁的饱和珊瑚砂液化特性的影响鲜有报道。利用GDS空心圆柱扭剪仪,对南海珊瑚砂进行了一系列不同循环加载方向角的均等固结不排水试验,探讨了90°突变应力路径下主应力方向角αd和细粒含量FC对饱和珊瑚砂液化特性的影响。试验发现:以零有效应力状态作为初始液化判据,当0°≤αd≤45°时,饱和珊瑚砂的液化强度随αd的增加而减小;当0%≤FC≤30%时,液化强度随FC的增加而减小。提出了基于广义剪应变幅值γga和细粒含量FC的饱和珊瑚砂超静孔压发展模型;引入单元体液化强度指标USR的定义,基于二元介质理论,建立了不同试验条件下饱和珊瑚砂15次循环加载的液化强度USR15与等效骨架孔隙比e_(sk)*的统一表达式,并用文献中的试验数据独立验证了该方法的适用性。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 循环加载方向角 细粒含量 超静孔压 液化强度
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复杂应力条件下饱和珊瑚砂各向异性试验研究 被引量：8
4
作者 马维嘉 秦悠 +1 位作者 王常德 陈国兴 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期576-583,F0003,F0002,共10页
各向异性是珊瑚砂的固有属性。对饱和南沙珊瑚砂开展了一系列不排水单向剪切试验,探究了固结应力方向角α_(0)和单向加载方向角α_(m)对饱和珊瑚砂不排水反应的影响。α_(0)和α_(m)对饱和珊瑚砂的不排水反应均有显著影响,且α_(0)与α_... 各向异性是珊瑚砂的固有属性。对饱和南沙珊瑚砂开展了一系列不排水单向剪切试验,探究了固结应力方向角α_(0)和单向加载方向角α_(m)对饱和珊瑚砂不排水反应的影响。α_(0)和α_(m)对饱和珊瑚砂的不排水反应均有显著影响,且α_(0)与α_(m)的耦合作用对其不排水反应的影响更为复杂。对所有试验的应力条件,饱和珊瑚砂的超静孔压ue均呈现出先增大后减小的趋势。α_(0)不同时饱和珊瑚砂的相变强度S_(PT)、有效内摩擦角Φ_(PT)与α_(m)的关系存在显著差异。发现饱和珊瑚砂的相变强度S_(PT)与无量纲参数β存在事实上的线相关性,其中,β是以α_(0),α_(m)为变量的余弦函数。随着广义剪应力q_(g)的增大,饱和珊瑚砂呈现出明显的应变硬化现象。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 各向异性 固结应力方向角 单向加载方向角 相变强度
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初始主应力方向角对饱和珊瑚砂液化特性影响的试验 被引量：6
5
作者 马维嘉 陈国兴 +1 位作者 秦悠 吴琪 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期592-600,共9页
为探究不同的初始主应力方向角α0条件下南沙岛礁饱和珊瑚砂的液化特性,对饱和珊瑚砂进行了一系列不排水循环扭剪试验。试验结果表明:①α0对饱和珊瑚砂液化特性的影响显著;α0≠45°时的超静孔压ue不会到达初始有效平均主应力p’0... 为探究不同的初始主应力方向角α0条件下南沙岛礁饱和珊瑚砂的液化特性,对饱和珊瑚砂进行了一系列不排水循环扭剪试验。试验结果表明:①α0对饱和珊瑚砂液化特性的影响显著;α0≠45°时的超静孔压ue不会到达初始有效平均主应力p’0;但α0=45°时ue会达到p’0。②不同α0条件下试样各应变分量发展形式的差异显著,但均会产生较大的广义剪应变幅值?g a,且超静孔压比ue/p’0与?ga之间的相关性可表示为正切函数。③以惯用的循环应力比CSR作为应力水平指标时,对于给定的CSR,到达液化标准所需的循环次数NL随着α0的增大而减小;采用本文定义的修正循环应力比CSRM作为应力水平指标时,不同α0条件下CSRM与NL的关系曲线规准化为一条曲线,且文献中3种饱和砂土的原始试验数据也验证了CSRM的适用性。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 初始主应力方向角 超静孔隙水压力 变形特性 循环强度 修正循环应力比
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饱和珊瑚砂液化特性动三轴试验研究
6
作者 郭舒洋 崔杰 +3 位作者 吴杨 单毅 中田幸男 梶山慎太郎 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
为调查饱和珊瑚砂液化相关特性与发展规律,针对饱和Chibishi珊瑚砂,开展一系列不排水循环三轴试验,研究相对密度D r和循环应力比CSR对饱和Chibishi珊瑚砂的超孔隙水压力Δu、轴向应变εa及动强度特性的影响,并分析不同地区珊瑚砂抗液化... 为调查饱和珊瑚砂液化相关特性与发展规律,针对饱和Chibishi珊瑚砂,开展一系列不排水循环三轴试验,研究相对密度D r和循环应力比CSR对饱和Chibishi珊瑚砂的超孔隙水压力Δu、轴向应变εa及动强度特性的影响,并分析不同地区珊瑚砂抗液化强度的差异性。结果表明,饱和Chibishi珊瑚砂的Δu发展模式根据不同的CSR水平可以分为前期均匀增长型、前期突增型和后期突增型;此外,采用一种新的孔压模型对前期均匀增长型、前期突增型的孔压比r u进行表征,Chibishi珊瑚砂在相同的D r条件下,双幅应变εDA达到5%的循环次数N随着CSR水平的增加而逐渐减小;各珊瑚砂在同一里氏震级对应的等效循环振动次数下,抗液化强度CRR的增长模式存在显著差异。研究结果可丰富对珊瑚砂液化特征的认知,同时对近岸和沿海工程的抗震设计提供参考依据。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 孔压发展 轴应变发展 动强度
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不同循环加载方式下饱和珊瑚砂的液化流动特性 被引量：1
7
作者 秦悠 杨铮涛 +2 位作者 吴琪 赵凯 陈国兴 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1625-1634,共10页
循环荷载作用下饱和砂土的超静孔压累积是导致土体液化的原因,将可液化砂土视为流体是一种较新的液化研究思路。通过循环应力主轴90°跳转和连续旋转的均等固结、不排水循环剪切试验,探究了不同循环加载方式下饱和珊瑚砂的液化流动... 循环荷载作用下饱和砂土的超静孔压累积是导致土体液化的原因,将可液化砂土视为流体是一种较新的液化研究思路。通过循环应力主轴90°跳转和连续旋转的均等固结、不排水循环剪切试验,探究了不同循环加载方式下饱和珊瑚砂的液化流动特性,发现以初始表观黏度η0规准的表观黏度比η/η0与超静孔压比ru的关系受循环应力路径的影响显著,η/η0随ru的增大而渐进衰退;而平均流动系数k随r_(u)的增长呈指数函数形式增大。循环应力比CSR(CSR=0.25~0.40)和循环加载频率f(f=0.1~1 Hz)对η/η0-ru和k-r_(u)关系的影响均不敏感。不论循环应力主轴90°跳转或连续旋转,发现表观黏度梯度和平均流动系数梯度均随ru的增大呈现出先增后减的特征,其反转点的ru≈0.9,可视为饱和珊瑚砂由固态向液态转变的相变孔压比ruth,以相应的相变平均流动系数k_(th)规准的k/k_(th)-r_(u)的所有试验数据点处于一个窄带内,且k/k_(th)随r_(u)增长服从指数函数关系。 展开更多
关键词 液化流动特性 饱和珊瑚砂 不排水循环剪切试验 循环加载方式 应力主轴转动
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循环加载频率对饱和珊瑚砂液化特性的影响 被引量：1
8
作者 杨铮涛 秦悠 +1 位作者 吴琪 陈国兴 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2648-2656,共9页
人们对循环加载频率f对饱和石英砂液化特性的影响已进行大量的不排水循环试验研究,但循环加载频率f对饱和珊瑚砂液化特性的影响尚未引起重视。为探究f对饱和珊瑚砂液化特性的影响,针对中密、均等固结的饱和珊瑚砂试样,开展了f=0.01~1.00... 人们对循环加载频率f对饱和石英砂液化特性的影响已进行大量的不排水循环试验研究,但循环加载频率f对饱和珊瑚砂液化特性的影响尚未引起重视。为探究f对饱和珊瑚砂液化特性的影响,针对中密、均等固结的饱和珊瑚砂试样,开展了f=0.01~1.00 Hz、循环主应力路径90°跳转的系列不排水循环剪切试验。试验表明:孔压比ru和广义剪应变γg的增长速率随f增大而降低,到达初始液化所需的液化次数NL随f增大而增大;不同循环加载方式引起的广义剪应变幅值γga与峰值孔压比rumax存在事实上的唯一性关系,且γga可表示为以rumax为自变量的正切函数;f的增大会减弱试样的剪胀性。引入单元体循环应力比USR作为施加于试样的循环应力水平指标,USR-NL关系曲线随f的增大而移向右上侧,不同f的USR-NL关系曲线均服从相同形式的负幂函数。这意味着饱和珊瑚砂的抗液化强度随f的增大而增大。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 液化特性 加载频率 循环加载模式 抗液化强度
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不同循环应力路径下饱和珊瑚砂超静孔压增长的改进应力模型 被引量：1
9
作者 秦悠 杜歆宇 +2 位作者 马维嘉 吴琪 陈国兴 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1729-1738,共10页
为探究复杂循环加载下不同相对密实度D_(r)的珊瑚砂超静孔压u_(e)增长特性,利用GDS空心圆柱扭剪仪对饱和珊瑚砂进行了系列循环应力主轴90°跳转的均等固结不排水循环剪切试验。试验表明,循环应力路径、应力水平和D_(r)显著影响饱和... 为探究复杂循环加载下不同相对密实度D_(r)的珊瑚砂超静孔压u_(e)增长特性,利用GDS空心圆柱扭剪仪对饱和珊瑚砂进行了系列循环应力主轴90°跳转的均等固结不排水循环剪切试验。试验表明,循环应力路径、应力水平和D_(r)显著影响饱和珊瑚砂u_(e)增长模式;建立了适用于不同D_(r)和循环加载模式的超静孔压比r_(u)表达式,引入单元体循环应力比USR作为表征复杂循环应力路径的应力指标,给出了模型参数λ_(1)和θ基于USR和D_(r)的表达式。所建立的r_(u)表达式对复杂循环加载模式下不同D_(r)的饱和珊瑚砂r_(u)增长有较好的预测效果。文献中不同类型砂的试验数据独立验证了所建立的r_(u)表达式的适用性。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 不排水循环剪切试验 相对密实度 循环应力主轴90°跳转 超静孔压增长模型
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不同循环应力路径下饱和珊瑚砂体应变的发展特征
10
作者 秦悠 马维嘉 +2 位作者 赵凯 吴琪 陈国兴 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1294-1302,共9页
地震、波浪引起排水或部分排水状态的饱和砂类土体应变的累积,会导致地表、海床和附近结构物的显著破坏,且饱和砂土排水循环加载的体应变增长与不排水循环加载的孔压增长存在定量的对应关系。通过对饱和珊瑚砂开展系列均等固结条件下排... 地震、波浪引起排水或部分排水状态的饱和砂类土体应变的累积,会导致地表、海床和附近结构物的显著破坏,且饱和砂土排水循环加载的体应变增长与不排水循环加载的孔压增长存在定量的对应关系。通过对饱和珊瑚砂开展系列均等固结条件下排水循环剪切试验,探讨了初始相对密度Dr、循环应力路径及应力水平(CSR)对饱和珊瑚砂体应变发展特征的影响。试验结果表明,同一Dr和CSR下,残余体应变εvd,ir随短长轴比和在0°~90°时的椭圆倾角存在单调增长关系。不同Dr、循环应力路径和CSR下饱和珊瑚砂εvd,ir随循环次数N的发展曲线具有统一性,提出了两者的显式关系式。饱和珊瑚砂残余体应变极值(εvd,ir)u与εvd,ir-N关系曲线的收敛速度与Dr、循环应力路径和应力水平密切相关。引入单元体循环应力比USR来表征不同循环应力路径和CSR下饱和珊瑚砂的εvd,ir,发现同一Dr下,(εvd,ir)u与USR存在正相关线性关系,εvd,ir-N曲线的收敛参数CN1与USR存在正相关线性关系,CN2与USR存在负幂函数关系,即USR越大,εvd,ir-N曲线收敛越慢。相同USR下,(εvd,ir)u随Dr的增加而减小,εvd,ir-N曲线收敛速度随Dr的增加而变快。该研究提出的体应变模型为排水循环加载条件下残余体应变的发展机理提供了新的认识。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 残余体应变 单元体循环应力比 循环应力路径 排水循环剪切试验
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