水　　利　　学　　报

　2000年6月

文章编号:0559-9350(2000)06-0001-05SHUILI　　XUEBAO第6期

动静耦合效应对软土地基循环承载力的影响

王建华,刘振纹,刘远峰

(1.天津大学建筑工程学院岩土工程研究所,天津　300072)11

摘　要:本文提出了一种土动力试验数据整理方法,利用此方法,能够得出循环强度随循环应力历史、循环次数以及静应力状态的变化关系.进而,建议了一种求解软土地基循环承载力的方法,据此研究了动静耦合效应对软土地基循环承载力的影响.

关键词:海洋软土地基;地基循环承载力;软土循环强度;海洋工程

中图号:TU43　　　　　　文献标识码:A

波浪荷载作用下海洋软土地基的循环承载力是海洋工程中的一个重要问题,目前对这个问题的研究还不完善,解决问题的方法主要有:(1)Andersen提出的假设滑动面法;(2)笔者提出的有限元法[4].这些方法都依据土的动强度计算地基的循环承载力.研究表明,动强度与土单元的静应力状态密切相关.通常的土动力试验,是保持静应力不变,通过改变循环应力大小,确定土单元达到破坏标准时的循环次数,进而建立动强度变化关系.由于没有反映循环应力作用过程中,静应力变化对动强度的影响,严格讲,据此分析地基循环承载力,应当保持土单元的初始静应力始终不变.然而,由于循环荷载使土单元产生了累积应变,这必然导致其静应力发生变化,动强度也随之发生变化.如果在计算地基循环承载力时,没有考虑这种变化,那么分析方法本身就有一定的不合理性.这里,把由于循环应力历史造成的土单元静应力状态的变化、以及对动强度的影响称为土单元的动静耦合效应.目前,在上述提到的方法中没有考虑地基土单元的动静耦合效应.解决动静耦合效应问题的途径之一是进行变静应力的土动力试验[5],这种做法除了需要进行大量的土动力试验,且也有很大试验技术难度.本文将探索另一种研究途径:依据静应力不变的土动力试验结果,通过引入记忆循环应力历史的参数,整理出反映动静耦合效应的动强度变化关系.在此基础上,形成一种考虑软土地基土单元动、静应力耦合效应的循环承载力估算方法.[1-4][3]

1　动强度变化关系

1.1　循环三轴试验　本文将进行不固结不排水(以下简称UU)循环三轴试验.试验土样为取自海底的重塑饱和软粘土,其基本物理力学指标为:含水量40.66%,天然容重18.43kN/m3,液限40.01%,塑限22.87%,天然孔隙比1.2,试验土样的B值均大于0.97.循环三轴土样的直径

3.91cm,高8.0cm.试验使用HX-100电气伺服控制动、静两用三轴仪.UU循环三轴试验步骤如下:(1)将土样安置在循环三轴压力室内.(2)给土样施加周围压力σ3,σ3作用下不允许土样排水.

(3)仍在不排水条件下,给土样施加轴向静偏应力σj,由此引起的静应变为εj.试验中用σj/σf衡量σ分别按σ0.0,0.2,0.4,0.6,0.8进行试验.(4)给土样j的大小,σf为UU静压缩强度.j/σf=

收稿日期:1999-05-10

基金项目:国家自然科学基金资助项目(59679018)

作者简介:王建华(1955-),男,天津人,天津大学教授,博士导师.