循环荷载下饱和软黏土的动骨干曲线模型研究

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饱和软粘土的不排水循环累积变形特性

第28卷第7期岩土工程学报 Vol.28 No.7 2006年 7月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2006 饱和软粘土的不排水循环累积变形特性黄茂松1，李进军1，2，李兴照1（1.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2.华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002）摘要：在上海地区典型饱和软粘土不排水循环三轴试验的基础上，分析了影响软粘土塑性累积变形的主要因素：循环荷载的作用次数，初始静偏应力和循环加载动偏应力。

基于临界状态土力学理论，引入了相对偏应力水平参数，考虑初始静应力、循环动应力和不排水极限强度的相互影响，研究了不同静、循环动应力组合应力历史影响下饱和软粘土的不排水循环累积变形特性。

关键词：循环荷载；塑性累积变形；初始静偏应力；动偏应力；相对偏应力水平中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2006)07–0891–05作者简介：黄茂松(1965–)，男，浙江玉环人，教授，博士生导师，主要从事土体本构理论研究和岩土数值分析。

Cumulative deformation behaviour of soft clay in cyclic undrained testsHUANG Mao-song1, LI Jin-jun1,2, LI Xing-zhao1（1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2.East China architectural Design & Researchinstitute Co., Ltd, Shanghai 200002, China）Abstract: A series of undrained cyclic triaxial tests were performed on a typical Shanghai soft clay. Both the initial static deviatoric stress and the cyclic stress level were analyzed varied. It was shown that the cumulative plastic strain depended not only on the applied cyclic stress and number of cycles, but also on the initial static deviatoric stress level. Based on the concept of critical state soil mechanics, a new parameter called relative deviatoric stress level was introduced considering the effects of initial static deviatoric stress, cyclic deviatoric stress and undrained deviatoric stress at failure. The cumulative plastic strain was found to be closely related to this parameter..Key words: cyclic loading; cumulative plastic strain; initial static deviator stress; cyclic shear stress; relative deviator stress level0 前言长期循环荷载作用下软粘土的沉降计算是软土工程的一个重要问题，特别是对于东南沿海一带深厚软粘土地质条件。

循环交通荷载下软土路基长期沉降理论解_吕玺琳

（2）
d y
2 pdxdy 1 2 z a 3 y z a 8π 1 R13 R15
1 2 3 z a 4 z a
3 R2

30ay 2 z z a
7 R2

3 3 4 y 2 z a 6a z a 1 2 z 2 a
5 R2

4 1 1 2 y2 y 2 1 2 R2 R2 z a R R z a R 2 2 2
436
岩
土
力
学
2016 年
强度参数的影响对其进行改进。姚兆明等[5]和钱建固等考虑交通荷载下路基土中的主应力旋转效应，通过开展空心圆柱扭剪试验，研究了交通荷载心形循环加载下软黏土循环累积塑性应变和累积孔压发展规律。边学成等[7]基于 Li-Selig 的指数模型，通过 2.5 维有限单元法计算地基动应力，研究了路基沉降。马霄等[8]基于经验显式模型，采用等效有限元法对软土路基长期沉降进行了数值模拟分析。姚兆明等 [9]基于饱和软黏土循环动三轴试验结果，结合有限元计算路基动应力分布，建立了交通荷载下长期沉降计算方法。然而，基于循环动三轴试验确定的软黏土循环累积变形和循环累积孔压，不能合理地反映真实交通荷载下路基土主应力轴循环旋转效应，导致计算沉降偏小。另一方面，基于有限元模拟计算动应力的方法较复杂，不便于工程应用。本文在上述研究基础上，对循环交通荷载下软土路基长期沉降进行了研究。通过弹性力学基本解，获得了拟静力条件下的路基动应力分布，采用黄茂松等[10]有关累积应变和孔压的经验显式模型，基于主应力循环旋转的空心圆柱扭剪试验结果[11]，拟合得出软黏土累积塑性应变模型和累积孔压参数，建立了基于分层总和法的软土路基长期沉降计算模型，通过工程案例分析，并与实测数据和以往分析结果[12]对比，验证了本文模型的合理性。

长期循环荷载作用下饱和软黏土的应变速率

１试验仪器及试验土样
１１试验仪器．
试验在ＣＳ２０ＴＳ．９１Ｓ型土体三轴流变试验机上进行．试验机由主机、向测控系统、轴围压测控系统、孔隙水流量测量系统、计算机控制系统等部分组成，如图ｌ所示．其主要技术参数如下：围压范围为０～２Ｐ，ａ控制精度为０１Ｐ，Ｍ．ｋａ轴向最大荷载为１ｋ，０Ｎ控
摘要：为探讨长期循坏荷载作用下饱和黏土的变形性状，对珠江三角洲的典型淤泥质饱和软黏土进行了室内循环三轴试验，点研究了饱和黏土的残余应变速率．重通过对试验结果的分析发现：长期循环荷载作用下，土的应变速率随时间延长而减小，变速率在黏应对数与时间对数间的关系可用直线描述；始静偏应力与动偏应力的耦合作用以及不同初
的排水条件对黏土的残余应变速率有较大影响．文中结果为长期循环荷载作用下饱和黏
土变形机理的进一步研究提供了理论基础．
关键词：长期循环荷载；饱和软黏土；应图分类号：Ｕ４Ｔ４３
文献标识码：Ａ
交通、波浪等引起的荷载一般被认为是长期循环荷载，与短期循环荷载（如地震荷载）比，相长期循环荷载的特点为：作用时间长、频率低、荷载强度小（低于土体的破坏强度）位于我国东南沿海的 …．珠江三角洲广泛分布着深厚的软黏土层，年来在近这些软黏土地基上兴建了大量的高速公路、铁路和地铁．这些道路的地基不仅受到路面结构和路堤重量产生的静荷载作用，还受到由于车辆运行而传递到地基上的循环动荷载．在这种长期循环动荷载的作用下，软土地基会产生不同程度的沉降，严重的会影响交通安全．本道路协会对交通荷载作用下低日路基软土地基的沉降进行了实测＿，比路堤施工２对期和开放交通期不同位置的沉降仪实测结果，发现开放交通期产生的附加沉降达１～１ｃ约为道路０５ｍ，建设期沉降量的一半．凌建明等对上海市外环线北翟路ｌ交通开放两年后的实测结果表明，路残：ｌ道

天津港软黏土强度循环弱化试验研究及应用

ＴｓｏｔｅｇｈＣｙｌｏｔｎｎｆｉｎｉｒｏｏｔｌｙｅｔｎＳｒｎｔｃｉＳｆｅｉｇｏａｊｎＨａｂｒＳｆＣａｃＴ
ａｔｐｉａｉｎｎｄＩｓＡｐｌｃｔｏ
ＹＡＮｈｗａＳｕ— ｎｇ，ＦＥＮＧａ — ｉＸｉｏｗｅ
ｆｕｄｔｎｌｅｐｒｎｅｓｎｆａｔｏｓｆｅｒｇｃｐｃｙａｄｔｅｓｂｌａｉｎｏｅｇａｉｒｃｒｎｒｈ— ｏｎａｉｓｌｘｅｉｃｇｉｃｎｓａｉａａｉｎｔｉｚｔｆｈｒｖｔｓｕｔｅａｄａｃｉｏｗｉｅｉｉｌｏｂｎｔｈａｉｏｔｙｔｕ
ｔｅｆｕｄｔｎｓｉｕｄｒｔｅａｔｎｏｙｌｖｏｄｎｈｏｎａｉｏｌｎｅｃｉｆｃｃｉｗａｅｌａｉｇ，ｔｅｓａｉｎｙｍｉｉｘａｓｓｃｎｕｔｄｏｅｏｈｏｃｈｔｔａｄｄｎａｃｔａｉｌｅｔｗａｏｄｃｅｎｔｃｒｔｈ
（ｃｏｌｆｉｉＥｇｎｅｉｇｉｊｉｅｓｙｉｊ００２ｈｎ）ＳｈｏｏＣｖｌｎｉｅｒ，ＴａｉＵｎｖｒｉ，Ｔａｉ３０７，Ｃｉａｎｎｎｔｎｎ
ＡｂｔａｔＳｒｎｔｏｅｉｇｍａａｐｎｔｈａｕａｅｏｌｙｕｄｒｔｅａｔｎｏａｅｃｃｉｏｄｎｇｈｓｒｃ：ｔｅｇｈｓｆｎｎｙｈｐｅｏｔｅｓｔｒｔｄｓｆｃａｎｅｈｃｉｆｗｖｙｌｌａｉ．Ｔｅｔｔｏｃ

循环荷载下温州超固结软土动强度与变形分析

18卷4期2009年8月自　然　灾　害　学　报JOURNAL OF NAT URAL D I S ASTERS Vol .18No .4Aug .2009 收稿日期:2008-10-13;　修订日期:2009-06-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50808145,50778136);温州市科技计划项目(S2*******);浙江省建设厅科研项目(08Z027);浙江省高校优秀青年教师资助计划项目作者简介:王　军(1980–),男,讲师,博士,主要从事土动力学方面研究1E -mail:wangjunx9s@zju .edu .cn文章编号:1004-4574(2009)04-0125-07循环荷载下温州超固结软土动强度与变形分析王　军1,陈春雷2,丁光亚1(1.温州大学建筑与土木工程学院,浙江温州325027;2.温州市城建设计院,浙江温州325000)摘　要:通过循环三轴试验对循环荷载作用下温州超固结软粘土的动力特性进行了研究。

重点分析正常固结、轻超固结和强超固结软粘土在循环荷载作用下动应力、孔压及轴应变随循环次数变化的规律。

研究结果表明,循环荷载作用下超固结软粘土将产生负孔压。

对于轻超固结软粘土,负孔压将发生转向;而对于强超固结软粘土,孔压始终向负孔压方向发展。

随着超固结比的增大,土体的动应变累积速度减慢,转折应变随之减小,而临界循环应力比随之增大。

随着超固结比的增大,土体的动强度增加。

与正常固结比相比,超固结软粘土的动强度曲线更平缓,强度衰减速率更小。

关键词:循环荷载;超固结比;孔隙水压;动强度中图分类号:O319.56 文献标识码:AAna lysis of dynam i c strength and deforma ti on of W enzhouovercon soli da ted soft cl ay under cycli load i n gWANG Jun 1,CHEN Chun 2lei 2,D ING Guang 2ya 1(1.A rchitecture and Civil Engineering College,W enzhou University,W enzhou 325027,China;2.W enzhou U rban Constructi on Design I nstitute,W enzhou 325000,China )Abstract:The dyna m ic behavi or of W enzhou overcons olidated s oft clay under cyclic l oading was studied by cyclic triaxial tests .The change of dyna m ic stress,pore water p ressure and axial strain of nor mal,light overcons olidated,and str ong overcons olidated s oft clay with oyclic number were investigated res pectively .It is observed that negative pore water p ressure is generated for overcons olidated clay under cyclic l oading .For light overcons olidated clay,the negative pore p ressure turns positive with the increase of cyclic number .However,f or str ong overcons olidated clay,the pore p ressure is al w ays negative .The dyna m ic strain of the clay accu mulates more sl owly,turning strain decrea 2ses,critical cyclic stress rati o and dyna m ic strength increase al ong with the increase of overcons olidated rati o .Com 2pared with nor mal cons olidated clay,the dyna m ic strength curves of overcons olidated clay are s moother with a less degradati on rate .Key words:cyclic l oading;overcons olidati on rati o;pore water p ressure;dyna m ic strength 2008年5月12日,我国四川汶川地区发生了里氏8级强震。

循环荷载作用下饱和软土的各向异性边界面模型

1
引
言
性以及应变累加性之外，还与土体的固结条件以及应力历史有直接关系[1]。正常固结的天然土层一般处于非等向固结状态，呈现出明显的初始各向异性，当土层作为建筑物地基基础时会受到各种外部荷载的作用，进而产生诱发各向异性，上述初始各向异性和诱发各向异性对后续加载应力-应变响应产生较大的影响[2]。
分析循环荷载作用下软土地基变形失稳过程的一种方法是基于有限元计算的数值分析方法，前提条件是有能够客观描述循环荷载作用下软土应力-应变响应特性的本构关系。循环荷载作用下软黏土的应力-应变响应除了具有明显的非线性、滞后
收稿日期：2015-10-13 基金项目：国家自然科学基金（ No. 51579174）；博士点基金（No. 20130032110045）。 This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51579174) and the National Research Foundation for the Doctoral Program of Higher Education of China (20130032110045). 第一作者简介：杨召焕，男，1989 年生，博士研究生，主要从事海洋土力学与本构关系研究。E-mail: cauczhyang@ 通讯作者：王建华，男，1955 年生，博士，教授，博士生导师，主要从事土动力学与海洋岩土工程研究。 E-mail: tdwjh@
[12]
和 Ma 等
[13]
采用组构张量的旋转硬化和
边界面扭曲硬化两种机制考虑土体各向异性的影响，而有的学者仅采用旋转硬化单一机制，如 Ling 等、Dafalias 等黄茂松等

水泥土复合土循环软化现象试验研究

摘要利用ＧＳ双向振动三轴系统，对水泥土复合土的循环软化现象进行了研究。分析水泥Ｄ掺入比、循环应力水平等因素对水泥土复合土动弹模量一变关系以及软化指数一环次数关系的影应循
响；并在试验基础上得到了复合土体的软化指数模型。关键词软化循环应力水泥土掺入比
２２软化指数一循环次数关系． ① 图４～图６为试验所得到的水泥土的软化指数与循环次数关系曲线。该图表明：随着循环次数增
普通４５号水泥，水灰比取０５２．。重塑土样比重ｄ＝２７，含水量Ｗ＝５％，孑隙比取ｅ．５．２３Ｌ＝１０，密度Ｐ１７／ｍ，塑性指数，．８ｇｃ＝１．。试样的制备方法６５及试验步骤如下。（）制备土样。① 制备水泥土样。根据试验的１需要，特地加工了内径为３９ｍ、壁厚０１ｃ．１ｃ．ｍ、长
维普资讯
郑
晓等：水泥土复合土循环软化现象试验研究
・７・６
水泥土复合土循环软化现象试验研究
郑晓
（西理工大学经济管理学院江江西赣州
郭玺
３１０）（江大学建筑工程学院）４００浙
与最小轴应变；占，占．分别为第 Ⅳ 次循环中最Ｎ，ｍ大轴应变与最小轴应变。２１动模量一应变关系．

饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究

饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究1 饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究饱和软黏土学习不仅是土木工程方面的一个重要研究方向，并在岩土工程中也得到了广泛应用，是岩石本构参数测定的重要组成部分，在土壤力学中也得到了研究。

饱和软黏土的力学性质受三个变量的影响，即湿度、压缩率和循环累积变形。

根据力学性质，饱和软黏土可能具有不同的变形特性，包括稳定变形、软化变形和破坏变形。

精确计算累积变形对于研究饱和软黏土的可用性和极限性能具有至关重要的意义，但目前的计算方法需要耗费大量的时间，而精确的结果也往往不能保证。

因此，为了简化累积变形计算，研究者研究了饱和软黏土的循环累积变形的计算方法。

例如，Fang和Wang（1999）提出了一种基于渗流-变形耦合模型的累积变形简化计算。

在该模型中，他们认为，变形应改变土体的渗透率，而渗流应影响变形量，并简化求解循环累积变形。

在其实验中，他们仅利用极低的计算量，即0.5~0.8％就能够得到准确的累积变形数据，这极大的改善了计算的效率。

同样的，Li等（2005）也提出了一种软黏土循环变形的新模型。

该模型假设变形应改变土体的饱和因子，以及渗透率，提出了一种耦合的变形-渗透解析公式，研究表明，这可以还原累积变形，而且比原始模型更容易解决。

另外，最近Liao等(2018) 将Macroporos模型与人工神经网络模型结合起来，预测累积变形，取得了良好的效果，实验结果表明，神经网络模型能够更精确的模拟饱和软黏土的循环变形，且计算速度大大提高。

总之，在近几十年里，饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究一直在不断发展，科学家们通过渗流-变形耦合模型、变形-渗透解析公式以及Macropores模型与人工神经网络模型等多种方法，研究出更省时高效的累积变形简化计算方法，为饱和软黏土研究和应用提供了方便。

循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究_王军

第27卷第2期岩石力学与工程学报V ol.27 No.2 2008年2月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2008循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究王军1，蔡袁强1，2(1. 温州大学建筑与土木工程学院，浙江温州 325035；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江杭州 310027)摘要：通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验，研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。

试验结果表明，随着累积塑性应变的增加，软化指数减小；在循环初期，软化指数衰减缓慢；随着累积塑性应变的逐渐增加，软化指数衰减显著，但当累积塑性应变达到一定时，软化指数未见明显衰减。

随着循环应力比的增加，累积塑性应变增长加快，软化指数与累积塑性应变关系曲线显著右移；当振动频率较低时，随着振动频率增加，软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐左移；但当振动频率较高时，不同振动频率下软化指数与累积塑性应变关系曲线近似重合。

随着超固结比的增加，曲线左移，软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐向右、向上移动。

在试验的基础上通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化，建立饱和软黏土累积塑性应变模型。

通过将该模型引入到修正的Iwan模型，并对饱和软黏土的应力–应变关系进行描述，并得到了与实测值较吻合的结果，从而也证明所提出累积塑性应变模型的合理性。

关键词：土力学；应变软化；循环荷载；累积塑性应变；各向异性固结中图分类号：TU 44 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)02–331–08 STUDY ON ACCUMULATIVE PLASTIC STRAIN MODEL OF SOFT CLAYUNDER CYCLIC LOADINGWANG Jun1，CAI Yuanqiang1，2(1. College of Architecture and Civil Engineering，Wenzhou University，Wenzhou，Zhejiang325035，China；2. Institute of Geotechnical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang310027，China)Abstract：The effects of accumulative plastic strain on degradation characteristics of Hangzhou saturated soft clay subjected to undrained cyclic triaxial loading are investigated at different cyclic stress ratios，overconsolidation ratios(OCRs)，frequencies of cyclic loading and consolidation ratios. It is observed that the degradation index is reduced with increase of accumulative plastic strain. The degradation index decreases slightly at the beginning of cyclic loading；and then the degradation index increases greatly as the strain increases. However，when the strain increases further，the degradation index changes a little. The plastic strain accumulates significantly and the relationship curves of the accumulative plastic strain and degradation index move right as the cyclic ratio increases. At a lower frequency，the curves move left with the increase of frequency. However，at a higher frequency，the effects of frequency on the relationship curves are less distinct. The curves move left as the OCR increases. The curves move upright with the increase of consolidation ratio. Based on the test results，an empirical accumulative plastic strain model is proposed by introducing a comprehensive impact parameter. The model is further introduced into modified Iwan model to describe the stress-strain relationship of soft clay. The comparison of simulation results with test data shows the proposed model is reasonable.收稿日期：2007–07–24；修回日期：2007–11–27基金项目：国家自然科学基金资助项目(50478081，50778136)作者简介：王军(1980–)，男，博士，2002年毕业于江西理工大学环境与建筑工程学院土木工程专业，现任讲师，主要从事土动力学方面的教学与研究工作。

循环荷载作用后饱和软粘土抗剪强度变化规律的试验研究

１３试验内容．
曲线，而获得土样的不排水抗剪强度。从
试验内容包括：饱和。本试验采用真空饱和， ① 饱
和时间为６ｈ饱和度均达到９，５％以上。② 固结。首先加围压到３０ｋａ固结２，０Ｐ，４ｈ后此时孔压趋于稳定，再按超固结比ＯＲ分别为１２４８进行卸载。到正Ｃ、、、得
汪小平刘厚平周晖王军，，，
（．１江西理工大学环境与建筑工程学院，江西赣州３１０；．４００；２湖州市交通规划设计院，江湖州浙３３０；１００
３浙江大学建筑工程学院，．杭州３０２）１０７
摘要：在循环荷栽作用下，粘土的刚度、软强度将发生衰减，而导致加栽后的地基承栽力减小。通过从
ＧＳ双向振动三轴仪对循环荷栽作用后正常固结、固结饱和软粘土的不排水抗剪强度变化规律进行Ｄ超
研究，到了一些有益的结果。得
关键词：循环荷栽
抗剪强度
循环应力比
超固结比
中图分类号：２３１Ｕ１．４文献标识码：Ｂ
／。（）
ｌ．８９
／湿ｆ干％
Ｉ９ｌＩ５．．
密度
２７．
比
０．９
，％
９８６．
／％
／指数指数／Ｐ％ＭａＯ４．源自／ＰＭａ７３．

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100
N =200
N =400 50
0 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
-50 应变/%
-100
-150
图 3 典型土动三轴应力-应变滞回关系曲线 Fig.3 Typical hysteretic curves of soil
应变会逐步趋于稳定。因此，试样的双幅应变发展规律与动应力幅值大小有直接的关系。通过试验结果可得到不同围压下的临界动应力 σ cre [14]，如图 5 所示。
正弦幅值不变化）作用下，双幅应变随着循环周次
的增加而逐渐增加。在加荷初期，双幅应变的变化
较快，随着循环周次的增加，增长速率有所减弱。
图 3 描述的是σ1 = σ3 =150 kPa、σ d =90 kPa、f = 4 Hz 时，同一循环周次内动应力-应变的典型关系曲线。
应力/kPa
150
N =5
N =50
比，该模型能够体现土体在循环荷载作用下的刚度软化特性，更加切合实际。
关键词：软土；循环荷载；动三轴试验；动应力；动应变；骨干曲线
中图分类号：TU 411
文献标识码：A
Dynamic backbone curve model of saturated soft clay under cyclic loading
图 2 为饱和软黏土在循环荷载σ3 =50 kPa、σ d = 20 kPa 作用下，应变随循环周次影响的典型动三轴原始试验曲线。
σ 3 =50 kPa σ d =20 kPa
ε N, max ε N, d ε N, p
ε N, d ε N, min
图 1 全自动动三轴仪 Fig.1 Fully automatic dynamic triaxial apparatus
Abstract: To investigate the influence factors of the soil dynamic properties under cyclic loading, a series of undrained dynamic triaxial tests are conducted at different cyclic stress levels, cycle numbers and confining pressures. The test results show that while being subjected to cyclic loading, the soil’s stiffness softening occurs more or less when the cycle number increase. There are three types of double amplitude strain of saturated soft clay under cyclic loading with different dynamic stress levels, such as stable type, destructive type and critical type. A new backbone curve model concerning cycle number, confining pressure, and cyclic stress level, is constructed to consider the stiffness softening feature of remoulded soil subjected to cyclic loading. Compared with the traditional backbone curve model, the simulative results computed from the dynamic backbone curve model, which can reflect the phenomenon of stiffness softening feature of soil, agree well with the experimental data. Key words: soft clay; cyclic loading; dynamic triaxial test; dynamic stress; dynamic strain; backbone curve
图 2 应变与循环周次曲线 Fig.2 Strain-cycle number relation curve
第6期
张勇等：循环荷载下饱和软黏土的动骨干曲线模型研究
1701
图 2 中，ε N ,max 与 ε N ,min 分别为第 N 次振动循环过程中最大应变和最小应变； ε N,d 为可恢复的动弹性应变幅值，其大小为： ε N ,d =( ε N ,max - ε N ,min )/2； 2ε N,d 可称为峰-峰应变或双幅应变。通过该图可以看出，在相同动应力幅值（试验中随循环周次增加
本试验采用美国 GEOCOMP 公司研制的全自动动三轴仪（见图 1）。该系统由液压伺服系统作为动力源，采用应力控制加载方式，在试验过程中全部由自带试验系统程序进行相关参数控制，仪器性能可靠，试验结果稳定可信。
2.2 试样制备及试验方案为便于制备均一性较好的试样，以消除试样本
身对土动力学特性规律影响的目的，本试验采用饱和重塑土样。具体制备过程是：按照有关土工试验规程[12]制备重塑土样，先把重塑土样制备在直径 φ =50 mm、高度 h =100 mm 的饱和容器中，随后采用抽真空饱和法对试样进行真空抽气饱和，抽气后真空缸内压力为 2～3 kPa。真空抽气 2 h 后，缓慢放水，直至淹没土样，然后打开真空缸的阀门，释放真空。试验土样经真空抽气饱和后，其饱和度可达到 98%以上，含水率为 57.65%，密度为 1.65 g/cm3，塑限为 32.2%，塑性指数为 36.9。
摘要：通过饱和软黏土室内不排水动三轴试验，研究了循环周次和动应力幅值对土体动力特性的影响。结果表明，在循环
荷载作用下，随着循环周次的增加，土体均存在不同程度的刚度软化现象。根据动应力幅值大小的不同，循环荷载作用下饱
和软黏土的动应变发展形态可分为 3 种类型：稳定型、破坏型和临界型。根据动应力-应变关系曲线特点，提出了含动应力幅值、固结围压和循环周次等影响因素的动骨干曲线模型。该模型所得的拟合值与试验值比较吻合。与传统骨干曲线模型相
1引言
软黏土在我国的沿海、沿江地区有广泛分布，与许多机场跑道、城市道路和地铁等大型工程的建设关系紧密。目前，随着我国经济建设的发展，交通运输量大幅度增加，交通循环荷载所引起的地基沉降破坏已日益突出[1]。因此，路基工程中的软黏土动力特性研究，具有非常重要的现实意义。
软黏土动力特性的影响因素有很多，最主要的有动应力幅值的大小、振动频率、固结比、静偏应力、循环周次以及土体本身的结构性等[2]。在这方面，国内外学者已开展了较为丰富的研究。
3 试验结果与分析
3.1 循环周次的影响循环荷载作用下软黏土动力特性的一个重要
影响因素是循环周次。由于土是由颗粒体黏聚而成的散体材料，内部有许多孔隙和微裂缝，随着动荷载循环周次的增加，微裂缝可能会不断地扩展，土体结构出现破坏，使得土的强度和刚度等力学性能下降。因此，循环周次是动三轴试验中非常重要的一个影响因素。在研究软黏土在循环荷载作用下土的动力特性时，必须考虑循环周次的影响[13]。
双幅应变/%
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
第 31 卷第 6 期 2010 年 6 月
文章编号：1000－7598 (2010) 06－1699－07
岩土力学 Rock and Soil Mechanics
Vol.31 No. 6 Jun. 2010
循环荷载下饱和软黏土的动骨干曲线模型研究
张勇 1, 2，孔令伟 2，李雄威 2
（1. 浙江工业大学建筑工程学院，杭州 310032；2.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071）
ZHANG Yong1, 2，KONG Ling-wei2，LI Xiong-wei2
（1. College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China）
但长期以来，土动力特性的研究多集中于地震
荷载的影响。而对于作用时间相对较长、有一定作用周期的循环荷载所引起的土体动力特性研究则相对较少。Yasuhara 等[3]和 Matsui 等[4]对循环荷载作用后土的强度与刚度衰减等问题进行了较为深入的研究，指出了循环周次的影响。周建等[5]对循环荷载作用下正常固结饱和软黏土的刚度软化现象进行了研究，并建立了含动应力幅值和循环周次的土体软化模型。由此可见，动应力幅值和循环周次是土动力特性中非常重要的影响因素。对于作用时间相对较长、有一定作用周期的循环荷载，进行动应力幅值和循环周次等对土动力特性影响的研究，仍十分必要。
基于以上原因，本文开展了饱和软黏土循环三轴试验研究，主要讨论固结围压、动应力幅值和循环周次等因素对软黏土动力特性的影响，并建立了考虑循环周次影响的软黏土动骨干曲线方程。
2 试验设备与样品制备
2.1 试验仪器我国学者黄文熙较早利用动三轴仪器对土的
动力特性进行了试验研究。日本学者龙岗文夫（TATSUOKA）[11]对使用动三轴仪器开展土动力特性的试验研究成果进行了全面的总结，认为虽然动三轴仪器存在着不能模拟主应力方向旋转等局限，但与其他仪器相比，仍不失为一种有效的试验手段。目前，动三轴仪已成为国内外研究土动力特性的最主要的试验仪器。