黃河口粉質(zhì)土對(duì)振動(dòng)能量的吸收及導(dǎo)致土體變化研究.pdf

1、黃河口海床粉質(zhì)土是一種具有特殊工程性質(zhì)的土，為砂性土和粘性土之間一種過渡類型，其在各種動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)很復(fù)雜，在波浪、地震等動(dòng)荷載作用下很容易產(chǎn)生液化破壞，由液化引起的地裂滑坡、地基不均勻沉降等危害是十分嚴(yán)重的。根據(jù)黃河口三角洲海床的特點(diǎn)，本文從現(xiàn)場(chǎng)原位實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析兩個(gè)方面入手，旨在研究黃河口海床粉質(zhì)土在沖擊荷載作用下對(duì)振動(dòng)能量的吸收特征及動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。 本論文的研究工作主要包括：(1)現(xiàn)場(chǎng)原位實(shí)驗(yàn)：在黃河口典型研究區(qū)進(jìn)

2、行沖擊荷載實(shí)驗(yàn)，在粉土層不同深度處布置檢波器、電極及孔壓探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振前、振中和振后的土體響應(yīng)，研究黃河口粉質(zhì)土體對(duì)振動(dòng)能量的吸收特征，并結(jié)合土體電性變化、孔壓變化及強(qiáng)度變化等分析其影響因素和變化機(jī)理；(2)室內(nèi)數(shù)值模擬：利用Plaxis大型巖土有限元數(shù)值模擬軟件，采用摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)模型，模擬不同振幅、不同頻率的循環(huán)荷載加載方式，通過計(jì)算不同時(shí)間和不同深度的土體顆粒位移、加速度及有效應(yīng)力等信息，研究分析海床土在循環(huán)荷載下的動(dòng)力響應(yīng)特征

3、，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，分析其影響因素及產(chǎn)生機(jī)理。 通過研究，主要得出以下結(jié)論： (1)黃河口粉質(zhì)土對(duì)振動(dòng)能量的吸收沿深度方向呈現(xiàn)出明顯的非均勻性，存在較明顯的動(dòng)力響應(yīng)敏感區(qū)與相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，能量衰減主要集中在60cm以上的中淺層，其中尤其以40cm深度左右范圍土體中的能量衰減最為明顯。 (2)土體對(duì)振動(dòng)能量的吸收隨著時(shí)間的變化也呈現(xiàn)出非均勻性，隨著振動(dòng)時(shí)間的延續(xù)，被土體吸收的振動(dòng)能量在土體內(nèi)部重新分配和傳遞，表

4、層一定深度(此深度大小受控于振動(dòng)荷載；本實(shí)驗(yàn)荷載條件下約為0.4m)范圍土體吸收的能量減少，而中下層土體吸收的能量增加。且這種變化趨勢(shì)主要發(fā)生在振動(dòng)初期，振動(dòng)后期的變化趨勢(shì)較為平緩。 (3)不同級(jí)別的振動(dòng)能量、不同的潮位情況都使土體表現(xiàn)出獨(dú)特的動(dòng)力響應(yīng)特征，其原因是由于外在條件的不同導(dǎo)致土體性質(zhì)變化的不同，從而進(jìn)一步引起土體對(duì)振動(dòng)能量產(chǎn)生不同的吸收變化特征。 (4)通過分析循環(huán)荷載下黃河口土體的電性變化、孔壓變化和強(qiáng)度

5、變化，研究表明：土體電性變化的敏感區(qū)與能量吸收的敏感區(qū)十分吻合，利用土體孔壓變化和強(qiáng)度變化可以很好的解釋土體對(duì)振動(dòng)能量的吸收規(guī)律。海床土體對(duì)振動(dòng)能量的吸收過程與電阻率變化、孔壓變化、強(qiáng)度變化規(guī)律的發(fā)展趨勢(shì)具很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。海床土體對(duì)振動(dòng)能量的吸收過程和發(fā)展趨勢(shì)，是直接導(dǎo)致了海床土體電阻率、孔壓及強(qiáng)度變化規(guī)律表現(xiàn)出獨(dú)特響應(yīng)規(guī)律的內(nèi)因。 (5)通過數(shù)值模擬對(duì)比分析，表明利用有限元數(shù)值方法和摩爾一庫(kù)倫本構(gòu)模型對(duì)黃河口粉質(zhì)土的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)