CN108896419A - 一种确定循环动荷载下泥化夹层动强度及动强度指标的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确认循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,首先根据现场采取的泥化夹层样,按照若干种不同基本物理性质指标因素和若干种不同赋存环境因素的若干种因素水平,进行排列组合,将泥化夹层试样分为若干组;将上一步中的若干组泥化夹层试样按照土工室内试验规程分别进行动三轴试验,并记录每一组泥化夹层试样的试验数据;根据上一步中的每一组泥化夹层试样的试验数据,获得各组泥化夹层动强度;根据上一步获得的不同条件下泥化夹层试样的动强度,获得每一组泥化夹层试样的动强度指标。本发明能够确定泥化夹层动强度随循环破坏周次的变化规律,为含泥化夹层岩质边坡等复杂岩体工程的抗滑稳定设计提供可靠的试验参数。
Description
技术领域
本发明涉及泥化夹层工程特性研究领域,具体涉及一种确定循环动荷载下泥化夹层动强度及动强度指标的方法。
背景技术
随着国民经济的高速发展,矿山开采、水利水电建设、交通建设、山区城市化建设等人类工程活动的规模和范围日益扩大,越来越多的涉及岩质边坡的工程问题成为工程研究的重点。根据已有资料显示,在国内外的大中型水电工程项目中,有九十多座坝基或坝肩岩体内均发育有泥化夹层带,有至少三十座大坝在设计和施工过程中需考虑泥化夹层带的影响。因泥化夹层带的存在,云南澜沧江漫湾水电站左岸边坡失稳的治理工程耗资1.2亿元,工期延误一年之久,总损失超过10亿元;李家峡、葛洲坝、小浪底、向家坝等工程的坝基边坡稳定与处理都成为了工程设计和施工中的重大难题。除此之外,还有很多含泥化夹层的坝基边坡工程曾出现严重的工程事故。如:1963年意大利阿尔卑斯山区的Vaiont水库近坝地段滑坡,导致拱坝失效,造成坝下游近3000人的死亡;加拿大Frank滑坡、英国南威尔士采区滑坡、欧洲的德国东部Sedlitz矿山滑坡等;以及2002年发生在四川金顶集团峨眉水泥厂的“3.15 滑坡”造成8人死亡等。
泥化夹层是层状岩体常见的特殊软弱结构面,是一种软弱岩组,能反映陆相碎屑建造软弱相间的多元沉积特征的薄层粘土质砂岩与页岩的互层。它是软弱夹层中工程性质最差、强度最弱的关键部位,是引起岩质边坡滑动失稳的重要内因,是坝基边坡抗滑稳定设计与施工的控制因素。循环荷载作用下泥化夹层土的动强度研究设计到岩石力学、土力学、工程地质等多门学科,针对含泥化夹层复杂岩质边坡的稳定性问题,特别是在循环扰动作用下的动力失稳机制研究是边坡稳定性研究中必须面对和解决的关键性问题。
在爆破开挖、地震、交通荷载、波浪荷载等动荷载作用下,泥化夹层诱发工程岩体失稳灾害时有发生。但针对泥化夹层动强度特性的研究少且尚不够深入,仅有极少数文献资料针对黄河小浪底边坡泥化夹层的动力特性进行简要描述,为确定动荷载条件下泥化夹层的强度参数提供一定参考。但并没有针对泥化夹层的动强度变化规律进行详细描述,也没有针对各影响因素对泥化夹层动强度的影响机制进行充分研究;因此,本发明针对一种确定循环动荷载下泥化夹层动强度方法的研究是对含软弱夹层复杂岩质边坡动力失稳机制的深入探索,具有重要的理论与实际意义。研究成果可为预防含软弱夹层复杂岩质边坡动力失稳灾害提供科学指导,为含软弱夹层复杂岩质边坡长期稳定性与爆破安全控制提供技术支撑。
发明内容
本发明是提供一种确定循环动荷载下泥化夹层动强度及动强度指标的方法。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案包括但不仅包括以下步骤:
一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一:泥化夹层试样分组:根据现场采取的泥化夹层样,按照若干种不同基本物理性质指标因素的若干种因素水平,和若干种不同赋存环境因素的若干种因素水平,进行排列组合,将泥化夹层试样分为若干组;
进一步,泥化夹层是一种特殊类型土,其成因机制与普通土不同,工程性质也与普通土之间存在较大差异,进行泥化夹层分组时需要先进行泥化夹层的岩矿鉴定和物质成分分析;除干湿状态、应力状态、荷载条件因素外,主要矿物成分、化学成分、颗粒级配、赋存环境因素都应考虑在内;
进一步,所述不同赋存环境因素中,针对其他因素排列组合所得的各组泥化夹层试样需按照至少3个不同梯度的围压划分试验工况;针对每一梯度围压条件,需要对至少3个相同的试样分别控制施加大小不同的轴向动荷载试验条件分组;
步骤二:泥化夹层动三轴试验:将所述步骤一中的若干组泥化夹层试样按照土工室内试验规程分别进行动三轴试验,并记录每一组泥化夹层试样的试验数据;
进一步,所述步骤二中泥化夹层动三轴试验包括以下步骤:
(1)在动三轴试验机上装好泥化夹层试样并按照试验规程进行固结;(2)根据实际模拟试验条件选择或设定相应的控制开关和参数;(3)施加轴向动荷载,控制试样在同一轴向动荷载幅值循环作用下达到同一规定破坏应变标准;
进一步,所述轴向动荷载幅值首先与试验泥化夹层试样自身的发育性质有关,其次与试验设定的赋存环境条件有关,需要根据实际的试验情况进行调整;
进一步,所述的规定破坏应变标准根据不同的工程实际结合相应的工程标准给出;如《SL237-017-1999三轴压缩试验》或《ASTM,D5311/D5311M-13》;
步骤三:泥化夹层动强度确定:根据所述步骤二中的每一组泥化夹层试样的试验数据,获得各组泥化夹层动强度;
进一步,所述步骤三中获得各组泥化夹层动强度包括以下步骤:
(1)分别在双对数坐标系中画出每一组泥化夹层试样不同围压条件下的动强度与循环破坏周次关系曲线;(2)利用专业数据拟合软件处理得到适合所有组泥化夹层试样动强度与循环破坏周次关系曲线模型的经验公式;(3)分析泥化夹层动强度模型参数含义及其影响因素;
进一步,所述循环破坏周次即泥化夹层在一定轴向动荷载循环作用下达到规定破坏应变标准时的循环周次;
进一步,所述分析泥化夹层动强度模型参数含义及其影响因素包括以下步骤:
(1)采用正交试验分析方法分析泥化夹层动强度模型参数的因素效应;用所述正交试验分析结果中某一列因素某一水平对应的泥化夹层动强度模型参数之和的平均值表示该因素水平对泥化夹层该动强度模型参数的影响;(2)用所述正交试验分析结果中的极差分析结果表示各因素对该动强度模型参数的贡献率;贡献率越大,该泥化夹层动强度模型参数对该影响因素的敏感度越高;
进一步,所述步骤三中泥化夹层动强度的影响因素的机制分析,步骤如下:
(1)根据不同试验条件下泥化夹层动强度与对应循环破坏周次的关系曲线,确定泥化夹层动强度随各影响因素变化的一般规律;(2)采用正交试验分析方法分析泥化夹层动强度的因素效应;用所述正交试验分析结果中某一列因素某一水平对应的泥化夹层动强度之和的平均值表示该因素水平对泥化夹层动强度的影响;(3)用所述正交试验分析结果中的极差分析结果表示各因素对动强度的贡献率;贡献率越大,泥化夹层动强度对该影响因素的敏感度越高;(4)定义所述正交试验分析结果中某一因素某一水平对应的泥化夹层动强度之和的平均值与该因素某一水平对应的泥化夹层动强度之和的平均值的最大值之比为泥化夹层动强度因素效应指标;泥化夹层动强度因素效应指标随因素水平的增长或降低及增长或降低的百分比即反映泥化夹层动强度随该因素水平变化的机制;
步骤四:泥化夹层动强度指标确定:根据所述步骤三获得的不同条件下泥化夹层试样的动强度,获得每一组泥化夹层试样的动强度指标;
进一步,所述获得每一组泥化夹层试样的动强度指标步骤如下:
(1)采用规定破坏应变标准,根据各组不同围压条件下的泥化夹层试样动强度与循环破坏周次关系曲线,按Seed提出的不同震级的等效循环破坏周次确定泥化夹层产生破坏应变时所需要的动强度;(2)以动应力与轴向固结应力之和为大主应力,侧向固结应力为小主应力,绘制该等效循环破坏周次条件下的莫尔应力圆;(3)莫尔应力圆包络线在纵轴上的截距即动粘聚力指标;莫尔应力圆包络线倾角即动内摩擦角指标;
进一步,所述步骤四中的泥化夹层动强度指标的影响因素的机制分析,步骤如下:
(1)采用正交试验分析方法分析泥化夹层两动强度指标的因素效应;用所述正交试验分析结果中某一列因素某一水平对应的泥化夹层该动强度指标之和的平均值表示该因素水平对泥化夹层该动强度指标的影响;(2)用所述正交试验分析结果中的极差分析结果表示各因素对该动强度指标的贡献率;贡献率越大,泥化夹层该动强度指标对该影响因素的敏感度越高; (3)定义所述正交试验分析结果中某一因素某一水平对应的泥化夹层该动强度指标之和的平均值与该因素某一水平对应的泥化夹层该动强度指标之和的平均值的最大值之比为泥化夹层该动强度指标的因素效应指标;泥化夹层该动强度指标的因素效应指标随因素水平的增长或降低及增长或降低的百分比即反映泥化夹层该动强度指标随该因素水平变化的机制。
本发明所产生的有益效果如下:
(1)本发明提出了一种确定不同条件下循环动荷载作用下泥化夹层动强度的方法,能够确定泥化夹层动强度随循环破坏周次的变化规律;为含泥化夹层岩质边坡等复杂岩体工程的抗滑稳定设计提供可靠的试验参数;
(2)本发明能够确定不同泥化夹层动强度指标;方法简单结果准确,考虑因素全面,弥补了泥化夹层动强度特性研究的不足;
(3)本发明可以同时得到泥化夹层的动强度和动强度指标对不同基本物理性质指标因素、不同赋存环境因素的敏感度;定性定量分析泥化夹层的动强度和动强度指标受各因素各因素水平影响的机制。
附图说明
图1为本发明一实施例的试验加载过程;
图2为本发明一实施例得到的泥化夹层动强度Qi与循环破坏周次Nf的变化曲线,即Qi~Nf曲线;
图3为本发明一实施例得到的不同围压条件下泥化夹层动强度Qi1与循环破坏周次Nf的变化曲线,即Qi1~Nf曲线;
图4为本发明一实施例得到的不同含水率条件下泥化夹层动强度Qi2与循环破坏周次Nf的变化曲线,即Qi2~Nf曲线;
图5为本发明一实施例得到的不同主要黏土矿物成分条件下泥化夹层动强度Qi3与循环破坏周次Nf的变化曲线,即Qi3~Nf曲线;
图6为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下泥化夹层动强度Qi的因素效应图;
图7为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下泥化夹层动粘聚力Cd的因素效应图;
图8为本发明一实施例得到的循环动荷载作用下泥化夹层动内摩擦角θd的因素效应图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来进一步详细的说明本发明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例一
一种确定循环动荷载下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,包括但不仅包括以下步骤:
步骤一:泥化夹层试样分组:根据现场采取的泥化夹层样的岩矿鉴定和物质成分分析结果,在3种不同主要黏土矿物成分(蒙伊混层、伊利石和高岭石)条件下,对每一种主要黏土矿物成分条件制备3种含水率(11.3%、15.1%和18.7%)重塑泥化夹层试样,共9组,见表1。
表1试样组别对照表
其中泥化夹层的主要黏土矿物成分是指因黏土矿物成分性质及黏粒含量不同而在泥化夹层样中对其物理力学性质起决定性因素的黏土矿物成分或黏土矿物成分组合;其中蒙伊混层的工程性质最差,其次是伊利石,最后是高岭石;
优选的,该步骤中所进行的分组可根据试验需要按照若干种不同基本物理性质指标因素的若干种因素水平,和若干种不同赋存环境因素的若干种因素水平,进行其他种排列组合,将泥化夹层试样分为若干组;
进一步,该步骤中对每一组重塑泥化夹层试样,均做3种围压(100kPa、200kPa和300kPa) 条件下的泥化夹层动三轴试验,在每一组重塑泥化夹层试样的任一种围压条件下,需要对3 个相同的试样分别施加大小不同的轴向动荷载幅值,共计81组泥化夹层动强度试验。
如图1,本发明一实施例的试验加载过程;
步骤二:泥化夹层动三轴试验:在动三轴试验机上装好泥化夹层试样并按照试验规程进行等压固结;选择不排水试验条件;采用正弦波循环加载;设定振动频率为1Hz;根据各组泥化夹层试样的实际情况施加轴向动荷载,控制试样在同一轴向动荷载幅值循环作用下累积塑性应变达到10%,或循环周次达到预设值,试验终止。完成数据采集与记录。
优选的,该步骤中试验所选择或设定的相应的控制开关和参数都可以根据泥化夹层实际工况进行调整,如是否等向固结、是否排水、动荷载加载波形、动荷载振动频率等;
优选的,该步骤中所述的规定破坏应变标准根据不同的工程实际结合相应的工程标准给出;如《SL237-017-1999三轴压缩试验》或《ASTM,D5311/D5311M-13》等;
步骤三:泥化夹层动强度确定:根据所述步骤二中的每一组泥化夹层试样的试验数据,获得各组泥化夹层动强度;分别在双对数坐标系中画出每一组泥化夹层试样不同围压条件下的动强度与循环破坏周次关系曲线;
如图2:本发明一实施例得到的泥化夹层动强度Qi与循环破坏周次Nf的变化曲线,即 Qi~Nf曲线;
由图2可知,各泥化夹层的动强度Qi随循环破坏周次Nf的增大都有不同程度的减小。泥化夹层的动强度Qi与循环破坏周次Nf在双对数坐标平面上呈直线关系,即在直角坐标系平面中,有:
Qi=ANf -B (1)
式中,参数A、B为试验测定的常数,可由泥化夹层的Qi-Nf关系曲线拟合得出,具体值见表2。
表2泥化夹层Qi~Nf关系拟合参数A、B值
进一步,采用正交试验分析方法分析泥化夹层动强度参数A、B的因素效应;用所述正交试验分析结果中第j列因素第m行水平对应的泥化夹层动强度参数A、B之和Kjm的平均值kjm表示该因素水平对泥化夹层动强度参数A、B的影响;
用所述正交试验分析结果中的极差分析结果Hi表示各因素对泥化夹层动强度参数A、B 的贡献率;贡献率越大,泥化夹层动强度参数A、B对该影响因素的敏感度越高;见表3。
表3泥化夹层动强度参数A、B对各影响因素的敏感度正交试验分析结果
参数A | 主要黏土矿物成分 | 含水率/% | 围压/kPa | 参数B | 主要黏土矿物成分 | 含水率/% | 围压/kPa |
K1 | 25.304 | 23.800 | 22.779 | K1 | 55.570 | 2.484 | 52.804 |
K2 | 24.021 | 22.923 | 23.079 | K2 | 8.250 | 7.855 | 9.721 |
K3 | 20.466 | 23.068 | 23.933 | K3 | 7.919 | 61.400 | 9.214 |
k1 | 8.435 | 7.933 | 7.593 | k1 | 18.523 | 0.828 | 17.601 |
k2 | 8.007 | 7.641 | 7.693 | k2 | 2.750 | 2.618 | 3.240 |
k3 | 6.822 | 7.689 | 7.978 | k3 | 2.640 | 20.467 | 3.071 |
RA | 1.613 | 0.292 | 0.385 | RB | 15.773 | 19.639 | 14.530 |
HA/% | 70.44% | 12.76% | 16.80% | HB/% | 31.58% | 39.32% | 29.09% |
可知:参数A随主要黏土矿物成分的变化最为明显,其次含水率和围压。其中,主要黏土矿物成分对参数A的贡献率超过70%,是含水率的5.52倍,是围压的4.19倍。而参数B对含水率的敏感度稍高,但围压和主要黏土矿物成分对它的的贡献率也都达到了30%左右。则参数A与参数B的大小都与泥化夹层主要黏土矿物成分的工程性质优劣呈负相关。参数A 随含水率的增大基本呈减小趋势;随围压的增大而增大。参数B随含水率的增大而增大;随围压的增大而减小。
进一步,根据不同试验条件下泥化夹层动强度与对应循环破坏周次的关系曲线,确定泥化夹层动强度随各影响因素变化的一般规律;
如图3:本发明一实施例得到的不同围压条件下泥化夹层动强度Qi1与循环破坏周次Nf的变化曲线,即Qi1~Nf曲线;
可见泥化夹层动强度Qi随围压的增大而增大;
如图4:本发明一实施例得到的不同含水率条件下泥化夹层动强度Qi2与循环破坏周次 Nf的变化曲线,即Qi2~Nf曲线;
可见泥化夹层动强度Qi随含水率的增大而减小。
如图5:本发明一实施例得到的不同主要黏土矿物成分条件下泥化夹层动强度Qi3与循环破坏周次Nf的变化曲线,即Qi3~Nf曲线;
可见主要黏土矿物成分为伊利石的泥化夹层动强度Qi最大,其次为主要黏土矿物成分为高岭石的泥化夹层,最后为主要黏土矿物成分为蒙伊混层的泥化夹层。
泥化夹层的动强度Qi应与主要黏土矿物成分的工程性质优劣呈正相关,本发明中此处主要黏土矿物成分为高岭石的泥化夹层动强度Qi反而低于主要黏土矿物成分为伊利石的泥化夹层。这是因为虽然伊利石的工程性质比高岭石差,但对应泥化夹层的黏粒含量仅为21.0%,相对含高岭石较多的泥化夹层要小很多,后者黏粒含量高达48.8%。黏粒含量越大,泥化夹层动强度Qi越小。这说明黏粒含量与主要黏土矿物成分共同作用于泥化夹层的动强度特性。
进一步,同样的方法获得泥化夹层动强度Qi对各影响因素的敏感度正交试验分析结果,见表4.
表4泥化夹层动强度Qi对各影响因素的敏感度正交试验分析结果
定义所述正交试验分析结果中第j列因素第m行水平对应的泥化夹层动强度Qi之和Kjm的平均值kjm与该因素某一水平对应的泥化夹层动强度Qi之和Kjm的平均值kjm的最大值kjmmax之比为泥化夹层动强度Qi因素效应指标kjm/kjmmax;泥化夹层动强度Qi因素效应指标kjm/kjmmax随因素水平的增长或降低及增长或降低的百分比即反映泥化夹层动强度Qi随该因素水平变化的机制;
如图6:本发明一实施例得到的循环动荷载作用下泥化夹层动强度Qi的因素效应图;
可知:泥化夹层动强度Qi随含水率的变化最为明显,其次是主要黏土矿物成分和围压,对循环破坏周次Nf敏感度最低。其中,含水率对动强度Qi的贡献率高达30%,比主要矿物成分多4.62%,比围压多9.44%,约为循环破坏周次Nf贡献率的2.67倍。
同时,不同于图8,泥化夹层动强度Qi随含水率的增大先有微小幅度的增大,后又减小。这是因为存在一临界含水率,当含水率小于临界含水率时,动强度Qi随含水率增大而增大;当含水率大于临界含水率时,动强度Qi随含水率的增大而减小。不同泥化夹层样的临界含水率不同。而泥化夹层动强度Qi随循环破坏周次Nf的增大出现先增大后减小的趋势。这是因为部分泥化夹层试样在制样过程中击实不足,在循环振动过程中出现振密现象,随循环破坏周次的增大,泥化夹层试样的密实度相对增大。土的动强度Qi随相对密实度的增大而增大。但正常情况下,泥化夹层的动强度Qi随循环破坏周次Nf的增大而减小。
步骤四:泥化夹层动强度指标确定:采用规定破坏应变标准,根据各组不同围压条件下的泥化夹层试样动强度与循环破坏周次关系曲线,按Seed提出的不同震级的等效循环破坏周次确定泥化夹层产生破坏应变时所需要的动强度;以动应力与轴向固结应力之和为大主应力,侧向固结应力为小主应力,绘制该等效循环破坏周次条件下的莫尔应力圆;莫尔应力圆包络线在纵轴上的截距即动粘聚力指标;莫尔应力圆包络线倾角即动内摩擦角指标;试验结果见表5。
表5泥化夹层动强度指标
进一步,采用正交试验分析方法分析泥化夹层两动强度指标的因素效应;结果见表6:
表6泥化夹层动强度指标对各影响因素的敏感度正交试验分析结果
可知:泥化夹层动粘聚力Cd随主要黏土矿物成分的变化最明显,该因素对其贡献率足有 67.23%;而含水率对动粘聚力Cd的贡献率只有前者的1/3左右;循环破坏周次Nf则贡献了剩下的8.81%。但对泥化夹层动内摩擦角θd而言,含水率反而成为与其关系最为密切的因素,对其贡献率高达49.85%;比主要黏土矿物成分多了17.19%;是循环破坏周次Nf的2.85倍。
如图7:本发明一实施例得到的循环动荷载作用下泥化夹层动粘聚力Cd的因素效应图;
如图8:本发明一实施例得到的循环动荷载作用下泥化夹层动内摩擦角θd的因素效应图。
可知:泥化夹层动粘聚力Cd与主要黏土矿物成分的工程性质优劣呈正相关;当泥化夹层的含水率小于临界含水率时,动粘聚力Cd随含水率的增大而增大;反之,Cd随含水率的增大而减小;动粘聚力Cd随循环破坏周次Nf的增大有较小幅度的增大后又随之减小。当主要黏土矿物成分从蒙伊混层到伊利石时,动粘聚力Cd增长了45.01%,而从伊利石到高岭石时, Cd又增长了21.81%;当含水率从11.3%增至15.1%时,Cd增了长17.00%,而从15.1%增至 18.7%,Cd降低了28.65%。当循环破坏周次Nf从10次增至20次时,Cd增长了6.95%,从20 次增至100次时,Cd降低了11.66%。
主要黏土矿物成分为伊利石的泥化夹层动内摩擦角最大,其次是主要黏土矿物成分为蒙伊混层的泥化夹层,最后是主要黏土矿物成分为高岭石的泥化夹层;此时若以黏粒含量代替主要黏土矿物成分作为影响因素分析标准,则泥化夹层动内摩擦角随黏粒含量的增大单调递减。动内摩擦角随含水率的增大单调递减;随循环破坏周次Nf的增大呈先增大后减小趋势。当黏粒含量从21.0%增大到29.2%时,动内摩擦角降低20.15%,而从29.2%增至48.8%时,又降低20.90%;当含水率从11.3%增至15.1%时,降低19.44%,而从15.1%增至18.7%,又降低了38.90%;当循环破坏周次Nf从10次增至20次时,增长了9.96%,再从20次增至100次时,降低了24.48%。
与动强度规律分析对照,可见,泥化夹层的动粘聚力Cd也受临界含水率的影响,影响机制与动强度一致;而动内摩擦角的发展规律则与临界含水率无关。同时,泥化夹层的动粘聚力Cd和动内摩擦角的都受到振密现象的影响,在试样制样过程中击实不足的情况下,发展规律出现反常现象,反映在因素效应图中即泥化夹层动强度指标都随循环破坏周次呈先增大后减小趋势。
要说明的是,上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制,所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改,只要没超出本发明技术方案的思路和范围,均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
步骤一:泥化夹层试样分组:根据现场采取的泥化夹层样,按照若干种不同基本物理性质指标因素的若干种因素水平,和若干种不同赋存环境因素的若干种因素水平,进行排列组合,将泥化夹层试样分为若干组;
步骤二:泥化夹层动三轴试验:将所述步骤一中的若干组泥化夹层试样按照土工室内试验规程分别进行动三轴试验,并记录每一组泥化夹层试样的试验数据;
步骤三:泥化夹层动强度确定:根据所述步骤二中的每一组泥化夹层试样的试验数据,获得各组泥化夹层动强度;
步骤四:泥化夹层动强度指标确定:根据所述步骤三获得的不同条件下泥化夹层试样的动强度,获得每一组泥化夹层试样的动强度指标。
2.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于:所述泥化夹层是一种特殊类型土,其成因机制与普通土不同,工程性质也与普通土之间存在较大差异,进行泥化夹层分组时需要先进行泥化夹层的岩矿鉴定和物质成分分析;除干湿状态、应力状态、荷载条件因素外,主要矿物成分、化学成分、颗粒级配、赋存环境因素都应考虑在内。
3.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于:所述不同赋存环境因素中,针对其他因素排列组合所得的各组泥化夹层试样需按照至少3个不同梯度的围压划分试验工况;针对每一梯度围压条件,需要对至少3个相同的试样分别控制施加大小不同的轴向动荷载试验条件分组。
4.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于,所述步骤二中泥化夹层动三轴试验包括以下步骤:
(1)在动三轴试验机上装好泥化夹层试样并按照试验规程进行固结;
(2)根据实际模拟试验条件选择或设定相应的控制开关和参数;
(3)施加轴向动荷载,控制试样在同一轴向动荷载幅值循环作用下达到同一规定破坏应变标准。
5.根据权利要求4所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于:所述轴向动荷载幅值首先与试验泥化夹层试样自身的发育性质有关,其次与试验设定的赋存环境条件有关,需要根据实际的试验情况进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于,所述步骤三中获得各组泥化夹层动强度包括以下步骤:
(1)分别在双对数坐标系中画出每一组泥化夹层试样不同围压条件下的动强度与循环破坏周次关系曲线;
(2)利用专业数据拟合软件处理得到适合所有组泥化夹层试样动强度与循环破坏周次关系曲线模型的经验公式;
(3)分析泥化夹层动强度模型参数含义及其影响因素。
7.根据权利要求6所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于,所述分析泥化夹层动强度模型参数含义及其影响因素包括以下步骤:
(1)采用正交试验分析方法分析泥化夹层动强度模型参数的因素效应;用所述正交试验分析结果中某一列因素某一水平对应的泥化夹层动强度模型参数之和的平均值表示该因素水平对泥化夹层该动强度模型参数的影响;
(2)用所述正交试验分析结果中的极差分析结果表示各因素对该动强度模型参数的贡献率;贡献率越大,该泥化夹层动强度模型参数对该影响因素的敏感度越高。
8.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于,所述步骤三中泥化夹层动强度的影响因素的机制分析,步骤如下:
(1)根据不同试验条件下泥化夹层动强度与对应循环破坏周次的关系曲线,确定泥化夹层动强度随各影响因素变化的一般规律;
(2)采用正交试验分析方法分析泥化夹层动强度的因素效应;用所述正交试验分析结果中某一列因素某一水平对应的泥化夹层动强度之和的平均值表示该因素水平对泥化夹层动强度的影响;
(3)用所述正交试验分析结果中的极差分析结果表示各因素对动强度的贡献率;贡献率越大,泥化夹层动强度对该影响因素的敏感度越高;
(4) 定义所述正交试验分析结果中某一因素某一水平对应的泥化夹层动强度之和的平均值与该因素某一水平对应的泥化夹层动强度之和的平均值的最大值之比为泥化夹层动强度因素效应指标;泥化夹层动强度因素效应指标随因素水平的增长或降低及增长或降低的百分比即反映泥化夹层动强度随该因素水平变化的机制。
9.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于,所述获得每一组泥化夹层试样的动强度指标步骤如下:
(1)采用规定破坏应变标准,根据各组不同围压条件下的泥化夹层试样动强度与循环破坏周次关系曲线,按Seed提出的不同震级的等效循环破坏周次确定泥化夹层产生破坏应变时所需要的动强度;
(2)以动应力与轴向固结应力之和为大主应力,侧向固结应力为小主应力,绘制该等效循环破坏周次条件下的莫尔应力圆;
(3)莫尔应力圆包络线在纵轴上的截距即动粘聚力指标;莫尔应力圆包络线倾角即动内摩擦角指标。
10.根据权利要求1所述的一种确定循环动荷载作用下泥化夹层动强度及动强度指标的方法,其特征在于,所述步骤四中的泥化夹层动强度指标的影响因素的机制分析,步骤如下:
(1)采用正交试验分析方法分析泥化夹层两动强度指标的因素效应;用所述正交试验分析结果中某一列因素某一水平对应的泥化夹层该动强度指标之和的平均值表示该因素水平对泥化夹层该动强度指标的影响;
(2)用所述正交试验分析结果中的极差分析结果表示各因素对该动强度指标的贡献率;贡献率越大,泥化夹层该动强度指标对该影响因素的敏感度越高;
(3)定义所述正交试验分析结果中某一因素某一水平对应的泥化夹层该动强度指标之和的平均值与该因素某一水平对应的泥化夹层该动强度指标之和的平均值的最大值之比为泥化夹层该动强度指标的因素效应指标;泥化夹层该动强度指标的因素效应指标随因素水平的增长或降低及增长或降低的百分比即反映泥化夹层该动强度指标随该因素水平变化的机制。
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