黃玲琳　朱惠良

(1.浙江工業(yè)大學建筑工程學院，浙江 杭州　310032；　2.中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心浙江總隊，浙江 杭州　310022)

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動荷載作用下杭州粉土動強度試驗研究

黃玲琳1朱惠良2

(1.浙江工業(yè)大學建筑工程學院，浙江 杭州310032；2.中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心浙江總隊，浙江 杭州310022)

通過對杭州粉土進行固結不排水動三軸試驗，研究圍壓和固結比在動荷載作用下對杭州粉土動強度的影響，總結了不同固結比、不同圍壓的條件下，杭州粉土動強度的變化規(guī)律。

動荷載，粉土，動強度

0　引言

地震等動荷載會引起的砂土液化早已明確，但飽和粉土層在動荷載作用下也會產生液化，國內外的一些大地震都已證明。例如：1975年海城大地震、1976年中國唐山地震、土耳其的Kocaeli地震等都出現(xiàn)了大量的粉土地基液化。

國外學者Prakash等[1]研究了地震作用下低塑性粉土的液化問題；Ishihara[2]的研究表明塑性指數(shù)的大小直接影響粉土液化的強度；國內學者王建華等[3]提出了粉土在隨機地震荷載作用下液化的判定方法；趙慧在文獻[4]中研究了云南粉土在不同破壞標準條件下的孔壓上升模型以及動應力和應變關系；張偉[5]通過不同頻率的循環(huán)荷載來模擬不同的地震作用，研究了山西粉土在不同頻率動荷載作用下的動力特性。但關于動荷載作用下杭州粉土的動強度的研究相對比較少，因此，本文選用杭州粉土，對不同圍壓、不同固結比和不同振動頻率動荷載作用下的粉土試樣進行了固結不排水動三軸試驗，研究分析杭州粉土在這些不同動應力條件下的變化規(guī)律。

1　試驗概況

本研究采集杭州典型區(qū)段典型粉土進行動三軸試驗，土樣的顆粒組成：土的粒徑d<0.002 mm，d=0.002 mm～0.05 mm，d=0.05 mm～0.074 mm，d=0.074 mm～2 mm的土粒百分含量(%)分別為：2.78，37.21，13.70，46.31；土樣的物理性指標見表1，試樣為39.1 mm×80 mm的圓柱體。

表1　土樣物理性指標

動三軸試驗固結比分別選定為1.0，1.5和2.0；周圍壓力逐級設定為100 kPa，150 kPa和200 kPa；動荷載選用正弦波波形，振動頻率分別選擇0.5 Hz，1.0 Hz和2.0 Hz，進行粉土的動強度試驗。試樣選用動應變達到5%作為動態(tài)破壞標準。

2　粉土動強度的影響因素分析

2.1不同頻率動荷載對粉土動強度的影響

在圍壓100 kPa時粉土試樣分別在三種不同固結比條件下，不同振動頻率動荷載作用下的動強度曲線如圖1～圖3所示。

由圖1可知，當σ3=100 kPa，Kc=1.0時，在f≤1.5 Hz時動強度隨著頻率的增大而增大，但當f=2.0 Hz時強度反而比f=1.0 Hz時有所下降。也就是當振動頻率小于1.5 Hz時，粉土的動強度會隨著頻率的增大而得到提高，當振動頻率達到2.0 Hz時，粉土的動強度反而小于振動頻率為1.5 Hz時動強度。出現(xiàn)這一現(xiàn)象主要是由于在f=2.0 Hz時，粉土的滲透系數(shù)比較小，動孔壓不易消散和轉移，孔壓急劇上升，會減小土樣內的有效應力水平，引起土樣動強度降低。由圖2，圖3可以看到，當固結比變化時，振動頻率對土樣動強度的影響程度有所改變，當固結比逐漸從1變到1.5和2.0后，頻率對土樣動強度的影響就會越來越小，在Kc=2.0時已經可以不考慮荷載頻率變化對動強度的影響。

2.2不同固結比對粉土動強度影響

從圖4～圖6可以看出，當振動頻率和圍壓相同時，土樣的固結比越大，土的動強度也會隨之提高。這是因為固結比越高，土顆粒間的空隙被壓縮的程度越高，使得土顆粒連接更加緊密，這種連接力需要更高的孔壓才能破壞，因此土樣的動強度就越高。

2.3不同圍壓對粉土動強度的影響

作用在土樣的圍壓不同時，粉土的動強度會隨圍壓的增長而增大，如圖7～圖9所示。

圖7～圖9顯示，圍壓變化對土樣動強度的影響非常明顯，在振動頻率f=1.0 Hz的條件下，不同固結比的土樣動強度都會隨著圍壓的變大而顯著提高，也就是土樣所受到的約束應力條件越強，土樣受到的變形約束也就越大，土體被壓縮緊密，因此動強度就越強。

3　結語

總結本研究的粉土動強度試驗，可以得出以下結論：在振動頻率f≤1.5 Hz的動荷載作用下，粉土的動強度會隨著頻率的增大而增大，而當f=2.0 Hz的動荷載作用下，動強度反而比f=1.0 Hz時有所下降；隨著固結比的增大，荷載振動頻率對土樣的動強度影響越來越小，Kc=2.0時動荷載的振動頻率對土樣的動強度影響最小；固結比的變化對土樣的動強度有影響，但和振動頻率一樣對土樣動強度的影響較小，而圍壓對土樣動強度的影響顯著，當圍壓變大時，粉土試樣的動強度會明顯升高。

[1]Guo T，Prakash S．Liquefaction of silts and silt-clay mixtures[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，1999，125(8)：706-710.

[2]Ishihara K，Okusa S，Oyagi N，et al．Liquefaction-induced flow slide in the collapsible loess deposit in soviet Tajik[J]．Soils and Foundations，1990，30(4)：73-89.

[3]王建華，揚進良，王成春.隨機地震荷載作用下飽和粉土的液化特性[J].巖土力學，1997(18)：1-6.

[4]趙慧.循環(huán)荷載作用下粉土的破壞標準和動力特性的試驗研究[D].南京：河海大學，2006.

[5]張偉.粉土在不同頻率循環(huán)荷載作用下的動力特性試驗研究[D].南京：河海大學，2008.

Study on dynamic strength of silt under dynamic load in Hangzhou

Huang Linglin1Zhu Huiliang2

(1.CollegeofArchitecturalandCivilEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China; 2.ZhejiangGeneralOfficeofChinaBuildingMaterialsIndustryGeologicalProspectingCenter，Hangzhou310022，China)

Through to Hangzhou silt consolidated undrained dynamic triaxial test of confining pressure and consolidation ratio under dynamic load of Hangzhou silt dynamic strength, summarizes and analyzes the different consolidation ratios and the different confining pressure conditions, Hangzhou silt dynamic strength of variation.

dynamic load, silt, dynamic strength

1009-6825(2016)08-0083-02

2016-01-07

黃玲琳(1991- )，女，在讀碩士

TU432

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