海岸海床地基土孔隙水压力的拟合模式研究_柴洁

文献 [ 2] 细砂孔隙水压力拟合曲线 sa nd o f re fe re nce [ 2]
Байду номын сангаас
Fit t ing curv e s o f po re pre ss ure in f ine
文献 [ 11] 对饱和砂砾料的孔隙水压力研究, 采用对称关系调整参数 获得孔隙水压力的拟合 公式为: u = 1 - 2 arcsin 1 - N 3 Nf
3
图 5 文献 [ 11] 宁德细砂孔隙水 压力拟合曲线 Fig . 5 Fit t ing c ur ve s of po re pre s sure in f ine s and in Ning de of re f er enc e [ 11]
=
sin
N Nf
2
( = 0. 78, = 1. 34) ( 4)
图8 Fig . 8
文献 [ 8] 粉土孔隙水压力拟合曲线 so il o f re fe re nce [ 8]
Fit t ing c urve s of po re pre s sure in s ilt y
3 结语
分析了我国东部沿海地区海岸海床地基土孔 隙水压力增长模型的特点及其规律, 提出了适用 于海岸海床地基土的孔隙水压力拟合公式 , 可供 实际工程参考。
第 28 卷第 10 期 2 01 0 年 1 0 月 文章编号 : 1000 - 7709( 2010) 10 - 0077 - 04
水 电 能 源 科 学 Wat er Resources and Po wer
V ol. 28 N o. 10 Oct. 2 0 1 0
海岸海床地基土孔隙水压力的拟合模式研究
2 2
。孔压应力模
型的特点是将孔隙水压力与所施加的动应力相结 合, 并常将孔隙水压力表达为振动次数的应力函 数。但缺陷是无法解释偏差应力发生卸荷时引起 孔隙水压力增长的重要现象, 即不能反映土的反 向减缩特性。孔隙水压力应变模式是将孔隙水压 力与排水时的体应变联系起来建立孔隙水压力增 长的基本方程 。近年来研究了不同类型土的 孔隙水压力拟合公式 , 包括粉质粘土与粉砂互层 土及粉细砂的振动孔隙水压力发展规律双曲线型 的关系 、 粉土的孔隙水压力发展趋势 、 将孔 [ 8] 隙水压力的上升规律类型 , 并提出了孔隙水压 力拟合曲线公式 。但对海岸海床地基土的孔隙 水压力模型研究尚不系统和全面。鉴此 , 本文研 究了不同类型的海岸海床地基土孔隙水压力增长 模式的特点, 基于前人的孔隙水压力拟合模型并 结合土体实际的孔隙水压力曲线模式 , 提出了适 用于海岸海床地基土的孔隙水压力拟合公式, 可 供实际工程参考。
图 7 文献 [ 8] 残积土孔隙水压力拟合曲线 Fig . 7 Fit t ing c urv es o f po re pr es sure in e luv ia l so il o f re fe re nce [ 8]
2
拟合效果 R 值在 92% 以上 ( 图 8) 。由图可 知, 粉土在破坏时的孔隙水压力也未达到围压, 其 原因同上述粗砂情况。
收稿日期 : 2010 - 05 - 20, 修回日期 : 2010 - 06 - 23
[ 10]
( 1)
作者简介 : 柴洁 ( 1983 - ) , 女 , 硕士研究生 , 研究方向为海岸海床地基土土性特点 , E - mail: chaijie09081983@ yahoo. com. cn
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2
( 2) 偏压固结。根据 F inn 等对偏压固结下拟 合曲线的建议, 调整参数 得到的拟合公式为 : ( 2 )- 1 u = 1 + 1 arcsin 1. 85 N - 1 ( = 0. 5) 3 Nf 2 ( 3) 拟合效果 R 2 值在 90% 以上, 见图 3。但拟合 曲线并不 能与孔 隙水压 力点 的趋势 相吻合 , 观 察其特点本文提出 应用三角函数拟合公式进行 拟合 : u
其拟合效果 R 值在 97% 以上, 好于前者( 图 4) 。 通过与等向固结下的孔隙水压力曲线比较, 偏压固结下的孔隙水 压力在破坏时 达不到围压 值, 仅能达到 0. 7~ 0. 8 围压之间。其原因与初始 剪应力有关, 在等向固结下, 土体的初始剪应力为 零, 土粒骨架处于平衡状态, 当周期荷载作用于土 体上使其大主应力方向发生偏转, 土粒骨架就易 滑动 , 孔隙水压力也较易升高。但在偏压固结下,
图6 固结比 K c 1. 0 时粗砂孔隙水压力拟合曲线 1. 0
参考文献 :
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2810oct10002770920101020077204海岸海床地基土孔隙水压力的拟合模式研究许春雷大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024摘要针对土体在振动作用下产生孔隙水压力将直接危及建筑物及其地基的安全稳定基于我国东部沿海地区砂土残积土等海岸海床地基土的动三轴试验资料研究了不同类型地基土的孔压拟合公式及其特残积土中图分类号tu44文献标志码当地基遭受地震波浪等外界作用时易造成海岸海床砂性和粘性地基土液化即在振动作用下土体产生孔隙水压力将直接危及建筑物及其地基的安全
比 K c = 1. 0。试样饱和后 , 对试样施加等向固结 压力 , 当固结排水量达到稳定后视为已固结 ; 固结 完成后, 关闭排水阀。在等向固结压力和不排水 情况下, 对试样轴向施加某一动应力幅的循环荷 载。当轴向应变全幅达 5% 或孔隙水压力达到固 结压力视为试样破坏。 K c = 1. 5 1( 非等向固 结) 。试样饱和后 , 对试样施加等向固结压力 , 当 固结排水量达到稳定后 , 进一步给试样施加轴向 应力 , 当固结排水量达到稳定和孔隙水压力完全 消散后, 视为试样非等向固结已固结完成; 固结完 成后 , 关闭排水阀。在非等向固结压力和不排水 工况下, 对试样轴向施加某一动应力幅的循环荷 载。当残余变形与弹性变形之和达 10% 视为试 样破坏。 拟合效果算法。利用 M at lab 最小二 , ( x i , yi ) , , ( x n, y n) y / n; A =
1. 0 时粗砂孔隙水压力
拟合曲线。由图可知 , 对粗砂在等 压、 偏 压条件 下, 其破坏振次下的孔隙水压力值均未达到围压 值。其原因为一般情况下粗砂的渗透系数较大, 不易产生超孔隙水压力 , 但当粘粒含量较高时也 有可能。而粘粒含量的增大使其具有凝聚力和一 定的结构强度, 外荷对土体的作用力会耗散在土 颗粒间力的传递上 , 其结果阻碍和限制了体变势 的增大, 致使后期的孔隙水压力增长缓慢, 以致趋 于稳定。
(2 )
-1
( = 1. 75)
Fig . 4
图 4 本文细砂孔 隙水压力拟合曲线 Fit t ing curv e s o f po re pre ss ure in f ine sand by aut ho r
( 2) 2 则数据与拟合曲线的 R 值在 91% 以上, 拟合 效果较好 , 见图 2 。
2 . 3 台山粗砂的孔隙水压力研究 针对台山地区粗砂的孔隙水压力, 采用 F inn 等建议的改进公式进行拟合 , 调整参数 式为 : u = 1 + 1 arcsin 1. 6 N 3 2 Nf
(2 )
-1
得到在
等向固 结 下, 即 K c = 1. 0, 台 山 粗砂 的 拟合 公
- 1 ( = 0. 185) ( 6)
当地基遭受地震、 波浪等外界作用时易造成 海岸海床砂性和粘性地基土液化, 即在振动作用 下土体产生孔隙水压力将直接危及建筑物及其地 基的安全。目前, 已有多种考虑不同因素的孔隙 水压力计算模型, 较有代表性的是 Seed 应力模型 和 Mart in - F inn - Seed 应变模型
[ 1, 2]
图 2 文献 [ 11] 细砂孔隙水压力拟 合曲线 Fig . 2 Fit t ing curv e s o f po re pre ss ure in f ine sand o f r ef e re nc e [ 11]
采用文献[ 11] 建议的模型进行拟合, 并调整参数 : ( 2 )- 1 u = 1 - 2 arcsin 1 - N ( = 1. 5) 3 Nf ( 5) 数据的拟合效果 R 值均在 92% 以上( 图 5) 。
水
电
能
源
科
学
2010 年
其拟合效果 R 2 值为 84% 并不理想, 见图 1 。
图3 Fig . 3 图1 Fig . 1 文献 [ 1] 细砂孔隙水压力拟合曲线 sa nd o f r ef e re nc e [ 1] Fit t ing curv e s o f po re pre ss ure in f ine
初始剪应力不为零, 土粒骨架处于较稳定状态, 周 期荷载未必使大主应力反向, 变形速率和幅度均 有减小, 孔隙水压力上升减慢 , 便达不到围压值。 但孔隙水压力并不完全随固结比的增大而一直减 小, 当固结比增大至一定程度时, 孔隙水压力趋于 稳定甚至将减小[ 12, 13] 。 2 . 2 宁德细砂的孔隙水压力研究 宁德细砂在等向固结下的孔隙水压力曲线仍
柴 洁 赵 阳 许春雷
( 大连理工大学 建设工程学 部水利工程学院 , 辽宁 大连 116024) 摘要 : 针对土体在振动作用下产生孔隙水压力将 直接危及建筑物及其地基的安全稳定 , 基于我 国东部沿 海地 区砂土 、 粉土 、 残积土等海岸海床地基土的 动三轴 试验资 料 , 研 究了不 同类型 地基土的 孔压拟 合公式 及其 特 性 , 研究结果可供实际工程参考 。 关键词 : 海岸海床 ; 地土基 ; 孔隙水压力 ; 砂土 ; 粉土 ; 残积土 中图分类号 : T V16; T U 44 文献标志码 : A
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柴
洁等 : 海岸海床地基土孔隙水压力的 拟合模式研究
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同理 , 在偏压固结 K c = 1. 5 下 , 根据曲线特 点, 台山粗砂的拟合公式为: u 1 1 N = + arcsin 1. 9 f 3 2 N 图 6 为固结比 K c
(2 )
-1
- 1 ( = 0. 227) ( 7)
[ 9] [ 5] [ 6, 7] [ 3, 4]
乘法求拟合度 R 2 , 对一组数据: ( x 1, y 1 ) , ( x 2, y 2) , ( i= 1, 2 , , n)
拟合 公 式 为 : f ( x i ) ; Y = [ f (xi) - yi] ; S =
2 2
( y i - Y) ; R = 1- A / S
R 在 0~ 1 之间 , 越靠近 1, 拟合效果越好。
2 试验结果与分析
2 . 1 曹妃甸细砂的孔隙水压力研究 ( 1) 等向固结。根据 Seed 等建议公式, 调整 参数 获得孔隙水压力的拟合公式为: (2 )-1 u = 2 arcsin N ( = 0. 575) 3 Nf
1 试验方法
按 土工试验规程 有关规定 , 固结围压分 别为 100、 200、 300 kPa 。试验方法如下 : 固结