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交通荷载作用下K0固结硬黏土循环及循环后特性试验研究
| 论文题名： | 交通荷载作用下K0固结硬黏土循环及循环后特性试验研究 |
| 关键词： | 公路地基;硬黏土;力学特性;交通荷载 |
| 摘要： | 硬黏土是一种沉积历史久远的天然材料，在复杂应力历史作用下，通常处于高超固结比（OCR）、高静止土压力系数（K0）的原位应力状态；其作为交通道路地基时，在运营服役期间所承受的交通荷载具有大循环周期和主应力轴旋转等特点。因此，考虑复杂交通荷载应力路径的原状硬黏土力学特性是土动力学研究的重要内容，也是交通基础设施全寿命优化设计的重要基础。本研究通过高级动三轴试验系统和空心圆柱扭剪试验系统开展针对K0固结硬黏土的循环试验及循环后的单调加载试验，探究了原状硬黏土在三种循环响应模式下的应变发展、孔压累积和模量衰减规律，以及循环后阶段的不排水单调剪切特性，对比了不同硬黏土及硬黏土与软黏土之间动力特性的差异。开展的主要研究工作如下： 1.对Kimmeridge黏土和London黏土进行了K0固结加载以反映土体的原位应力状态。针对交通荷载长期性的特点，开展了不同循环应力比（VCSR）下50000振次的不排水循环三轴试验。研究了饱和硬黏土的轴向应变、孔隙水压力、应力-应变滞回曲线、回弹特性以及阻尼比的演化发展规律，并将土体的循环特性划分为“稳态”、“亚稳态”和“非稳态”三种响应模式。 2.针对交通荷载引起土体主应力轴旋转的特点，在扭剪应力路径下对Kimmeridge黏土开展50000振次的循环扭剪试验。将试验结果与CT试验结果对比，讨论了主应力轴旋转对循环特性的影响。研究发现主应力轴旋转增大了应变和孔压变化幅值、改变了永久应变的累积和阻尼比的演化形式、加速了回弹模量衰减。 3.对循环后未发生破坏的London土和Kimmeridge土进行了单调加载试验。研究表明循环后土体的强度和刚度受土体结构和循环产生的残余孔压共同影响。“稳态”响应下，土体的天然结构起主导作用；“亚稳态”和“非稳态”下，循环后特性主要受循环阶段产生的孔压影响。 4.相比于Kimmeridge黏土，London土表现出更高的动强度和抗循环弱化能力；相比于低OCR、低K0的软黏土，硬黏土具有明显的硬脆性，在剪切带形成后导致剪切强度急剧下降；因此在实际地基以及边坡稳定设计中应当谨慎对待。 |
| 作者： | 周高云 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨仲轩;王金昌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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