关键词:
冻融循环
动剪切模量
阻尼比
累积变形
细观结构
摘要:
黄土高原季节性冻土区,周期性的温度变化会引起黄土内部水分的冻结和融化,土体结构稳定性被破坏,且由于黄土本身的多孔弱胶结结构,使得其经历冻融循环后工程性状显著降低,在动力作用下具有强烈的致灾风险,然而,现阶段有关冻融循环后黄土动力特性的研究相对缺乏,对于动荷载作用下,冻融循环后黄土的累积变形特征及机理尚不明确。论文以高含水率重塑黄土为研究对象,基于室内冻融循环试验、动三轴试验与扫描电镜试验,采用宏-细观相结合的研究方法,研究了冻融循环期次与含水率对重塑黄土动剪切模量和阻尼比的影响规律,分析了不同冻融循环期次、荷载频率和含水率条件下,重塑黄土的长期变形特征,提出了累积塑性变形与振次间的拟合关系,结合冻融循环作用下重塑黄土的细观结构变化特征,明晰了高含水率重塑黄土的动力变形机理。论文主要研究成果包括:(1)随冻融循环次数的增加,重塑黄土的动剪切模量减小,阻尼比增大,但随初始含水率不同,在冻融循环的不同阶段,动剪切模量与阻尼比变化不同。短期次冻融循环后含水率为9.6%的重塑土体动剪切模量增大,阻尼比减小,长期次冻融循环后含水率为20.6%的重塑黄土动剪切模量增大,阻尼比减小。(2)重塑黄土累积塑性变形随冻融循环期次和含水率的增加而增大,随荷载频率的增大而减小,含水率小于17.6%的重塑黄土在冻融循环后的累积塑性变形与振次呈对数关系递增,含水率为20.6%的重塑黄土累积塑性变形与振次呈线性关系,增长迅速。(3)重塑黄土初始含水率不同,初始细观结构有差异,使得冻融循环作用后结构的演变不同,含水率为9.6%的重塑黄土在短期次冻融循环后主要受冻结压密作用,结构变的密实,长期次后结构逐渐被破坏,而含水率为14.6%和20.6%时,冻融循环作用导致土体孔隙率增大,颗粒间胶结弱化,短期次冻融循环后,土体结构劣化,在长期次的冻融循环后,结构趋于稳定。