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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,西安理工大学硕士学位论文答辩,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,西安理工大学硕士学位论文答辩,*,1,非饱和,黄土动力线性累计损伤特性的试验研究,邵生俊 龙吉勇,西安理工大学,2007.11,1非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究 邵生俊 龙吉勇,2,1,绪 论,2,非饱和原状黄土等效循环荷载的随机振动分析,3,非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析,4,非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究,5,结论,主要内容,2 1 绪 论 2 非饱和原状黄土等效循环荷,1,绪 论,3,1.1,、研究意义,虽然,Seed,等人,在这方面取得了卓有成效的研究成果。,但是,，他们的成果应用于结构性,Q,3,黄土时需要进一步验证。,同时,，非饱和黄土具有显著的结构性，动荷作用下变形发展直至破坏的过程也是结构损伤发展的过程，考虑黄土的结构性，开展动变形特性的研究具有重要的理论与实际意义。,边坡的抗震分析,大坝的抗震分析,基础液化评估等,随机地震荷载,等幅循环荷载,1 绪 论31.1、研究意义 虽然 Se,4,1.2,研究现状,早在,1975,年,Seed,等人在研究饱和砂土抗震液化时，就应用线性累积损伤原理推得了等效循环次数的计算公式：,权重系数,为了得到这个权重系数，,Seed,等人对饱和砂土的液化曲线用了,4,步处理法,.,41.2 研究现状 早在1975年Seed等人在研,5,2001,年,Green,等人在深入分析累积损伤原理的基础上，提出了等效循环荷载的另一种计算方法，就是使土体遭受实际地震所吸收的能量与,n,eq,次等幅循环应力作用下吸收的能量相等。他给出了计算等效循环次数的计算公式：,这种方法考虑了材料,(,土,),非线性的影响,优点：,缺点：,对材料的本构模型要求较高,5 2001年Green等人在深入分析累积损伤,2,非饱和原状黄土等效循环荷载,的随机振动分析,2.1,线性累积损伤原理,1945,年,Miner,根据材料吸收净功的原理提出了疲劳线性累积损伤的数学表达式,：,对于非等幅的循环荷载，这个原理表示为：,或者,材料在破坏时有：因此，,此式即为线性疲劳累积损伤方程式，即,Miner,定律。,6,（等幅）,2 非饱和原状黄土等效循环荷载,7,由线性累积损伤原理得：,若将变幅往返荷载下构件的损伤等效为幅值为,S,ref,、振次为,n,eq,的等幅循环荷载作用下的损伤时，,n,eq,的计算式很容易由上式得到：,参考应力破坏振次,荷载引起的损伤,7由线性累积损伤原理得：若将变幅往返荷载下构,2.2,线性累积损伤原理对原状黄土的适用性分析,8,1),加荷时吸收的能量 和破坏时吸收的总能 量,W,与加荷的频率无关,线性累积损伤原理包含的假定有：,2),破坏时吸收的总能量,W,与加荷的幅值无关,3),损伤的累积与加载进程呈线性关系,2.2 线性累积损伤原理对原状黄土的适用性分析 81)加荷,(1),对总能量的分析,9,破坏耗能与动应力的关系,(1)对总能量的分析 9破坏耗能与动应力的关系,10,w=15%,w=18%,w=21%,w=24%,10w=15%w=18%w=21%w=24%,11,单位土样耗能的平均值与固结应力的关系,单位土样耗能的平均值与含水量的关系,11单位土样耗能的平均值与固结应力的关系 单位,(2),对累积损伤的分析,12,(2)对累积损伤的分析 12,3,非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析,13,3 非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析 13,14,14,4,非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究,15,1,2,2,（,1,）动模量及阻尼比的损伤分析,4 非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究15,16,动模量,16动模量,当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；,此式即为线性疲劳累积损伤方程式，即Miner定律。,破坏耗能与动应力的关系,3、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。,为了得到这个权重系数，Seed等人对饱和砂土的液化曲线用了4步处理法.,当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；,同时，非饱和黄土具有显著的结构性，动荷作用下变形发展直至破坏的过程也是结构损伤发展的过程，考虑黄土的结构性，开展动变形特性的研究具有重要的理论与实际意义。,对材料的本构模型要求较高,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,1945年Miner根据材料吸收净功的原理提出了疲劳线性累积损伤的数学表达式：,(2)对累积损伤的分析,或者,损伤的累积与加载进程呈线性关系,为了得到这个权重系数，Seed等人对饱和砂土的液化曲线用了4步处理法.,或者,(1)对总能量的分析,2 非饱和原状黄土等效循环荷载的随机振动分析,早在1975年Seed等人在研究饱和砂土抗震液化时，就应用线性累积损伤原理推得了等效循环次数的计算公式：,损伤的累积与加载进程呈线性关系,但是，他们的成果应用于结构性Q3黄土时需要进一步验证。,17,阻尼比,当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；17阻尼比,（,2,）残余变形模量的损伤分析,黄土的残余变形及残余变形模量的定义,2,N,N,N,i,（2）残余变形模量的损伤分析 黄土的残余变形及残余变形模量的,19,残余变形模量,19残余变形模量,20,最小的相关系数为,0.97,破坏耗能的变化特性,20最小的相关系数为0.97破坏耗能的变化特性,通过本文的研究，对非饱和原状黄土动力特性的有了一些新认识和结论，现将其总结如下：,5,结论,破坏时吸收的总能量,W,与加荷的幅值无关；,损伤的累积与加载进程呈线性关系,它们对非饱和原状黄土是成立的。在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量,W,与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,1,、通过谐振荷载作用下非饱和原状黄土的动三轴试验结果，分析了线性累积损伤原理成立的两个假定：,通过本文的研究，对非饱和原状黄土动力特性的有了,22,5,、在非饱和原状黄土动力损伤变形特性的研究基础上，将累积损伤与残余变形模量之间的关系用于等效粘弹性模型，可以在原计算基础上计算出残余变形。,2,、利用,Green,等人从耗能角度推出的等效谐振计算公式，对非饱和原状黄土的等效循环荷载研究表明，这处理方法对非饱和原状黄土等效循环荷载的计算是可靠的。,3,、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。在损伤累积过程中，动模量和阻尼比变化较小，其变化规律受起始含水量和固结应力条件控制。,4,、非饱和原状黄土单位土体的破坏耗能与土的初始状态（应力和含水）有关，与动应力幅值无关。当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；当固结压力一定时，含水量对它的影响较大。,22 5、在非饱和原状黄土动力损伤变形特性的研究基础上,4 非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究,由线性累积损伤原理得：,(2)对累积损伤的分析,(2)对累积损伤的分析,3、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。,2)破坏时吸收的总能量W与加荷的幅值无关,(2)对累积损伤的分析,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,损伤的累积与加载进程呈线性关系,由线性累积损伤原理得：,它们对非饱和原状黄土是成立的。,或者,为了得到这个权重系数，Seed等人对饱和砂土的液化曲线用了4步处理法.,由线性累积损伤原理得：,3、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。,损伤的累积与加载进程呈线性关系,2 非饱和原状黄土等效循环荷载 的随机振动分析,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,为了得到这个权重系数，Seed等人对饱和砂土的液化曲线用了4步处理法.,当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；,损伤的累积与加载进程呈线性关系,损伤的累积与加载进程呈线性关系,4 非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究,同时，非饱和黄土具有显著的结构性，动荷作用下变形发展直至破坏的过程也是结构损伤发展的过程，考虑黄土的结构性，开展动变形特性的研究具有重要的理论与实际意义。,4非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究,但是，他们的成果应用于结构性Q3黄土时需要进一步验证。,（1）动模量及阻尼比的损伤分析,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,2)破坏时吸收的总能量W与加荷的幅值无关,对材料的本构模型要求较高,3、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。,此式即为线性疲劳累积损伤方程式，即Miner定律。,黄土的残余变形及残余变形模量的定义,同时，非饱和黄土具有显著的结构性，动荷作用下变形发展直至破坏的过程也是结构损伤发展的过程，考虑黄土的结构性，开展动变形特性的研究具有重要的理论与实际意义。,(2)对累积损伤的分析,(2)对累积损伤的分析,4 非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究,黄土的残余变形及残余变形模量的定义,(1)对总能量的分析,破坏耗能与动应力的关系,(2)对累积损伤的分析,损伤的累积与加载进程呈线性关系,2 线性累积损伤原理对原状黄土的适用性分析,3、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。,由线性累积损伤原理得：,(2)对累积损伤的分析,（2）残余变形模量的损伤分析,损伤的累积与加载进程呈线性关系,若将变幅往返荷载下构件的损伤等效为幅值为Sref、振次为neq的等幅循环荷载作用下的损伤时，neq的计算式很容易由上式得到：,对材料的本构模型要求较高,1945年Miner根据材料吸收净功的原理提出了疲劳线性累积损伤的数学表达式：,3、动荷作用下非饱和原状黄土的破坏主要是残余变形增大引起的，动应变引起的损伤是很小的。,4、非饱和原状黄土单位土体的破坏耗能与土的初始状态（应力和含水）有关，与动应力幅值无关。,（1）动模量及阻尼比的损伤分析,2 非饱和原状黄土等效循环荷载的随机振动分析,若将变幅往返荷载下构件的损伤等效为幅值为Sref、振次为neq的等幅循环荷载作用下的损伤时，neq的计算式很容易由上式得到：,若将变幅往返荷载下构件的损伤等效为幅值为Sref、振次为neq的等幅循环荷载作用下的损伤时，neq的计算式很容易由上式得到：,当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,当含水量一定时，固结压力对它的影响较小；,若将变幅往返荷载下构件的损伤等效为幅值为Sref、振次为neq的等幅循环荷载作用下的损伤时，neq的计算式很容易由上式得到：,或者,损伤的累积与加载进程呈线性关系,为了得到这个权重系数，Seed等人对饱和砂土的液化曲线用了4步处理法.,破坏耗能与动应力的关系,早在1975年Seed等人在研究饱和砂土抗震液化时，就应用线性累积损伤原理推得了等效循环次数的计算公式：,在假定加荷时吸收的能量和破坏时吸收的总能量W与加荷的频率无关的前提下，线性累积损伤原理对非饱和原状黄土也是适用的。,由线性累积损伤原理得：,当含水量一定时，固
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