综述:这三部系列主要用于介绍岩土工程试验中通用的方法之——三轴试验。该报告对三轴试验这个课题提供的详尽的介绍,包括许多衍生可以用于评估土体响应范围内的工程应用。
Overview:Thisthreepartserieshasbeenwrittentointroduceoneofthemostversatiletestsinthegeotechnicallaboratory–thetriaxialtest.Thepapersprovideadetailedintroductiontothesubjectoftriaxialtesting,includingthemanyvariationsavailableforassessingsoilresponseacrossarangeofengineeringapplications.
1.三轴试验介绍2.高级三轴试验3.动三轴试验
本文介绍第三部分。
1、为什么要进行动三轴试验?许多岩土工程在其使用期内土体会受到动荷载,这些动荷载可能是由于环境因数,例如地震和台风,或者是由于人类活动,例如结构或基础承受的车辆和机械振动。通常,土体在动态荷载作用下的响应比静态荷载更加复杂,这就需要工程师在室内和现场研究土体的动态行为。就如三轴试验技术与方法和高级三轴试验中所介绍的,三轴试验提供了一种方便且通用的在室内研究土体行为的方法,可以进行静态和动态试验。图1展示的是地震和高速铁路中动循环荷载下土体失稳的例子。图1地震-包括侧向扩张(左);高速铁路中由于动循环荷载下土体受剪切破坏(右边,MottMacDonald,2001)
Fig.1Earthquake-inducedlateralspreading(left);illustrationofprogressiverailwaysubgradeshearfailureduetorepeatedloadcycles(right,reproducedfromMottMacDonald,2011).
2、什么是动循环荷载的频率?作用在土体上的动态荷载高度依赖于荷载源。这意味着加载波形是相对均匀的且具有一个单一频率(例如机械振动),或者是具有一定频率范围的随机波(例如地震)。在实验室内将复杂波形作用于试样上需要尖端的试验设备,这些系统将动态循环荷载近似成正弦波、方波或者三角波等单一波形。出于这种考虑,图1给出了正弦波中近似的一系列动态荷载的典型测试频率范围。静态荷载和动态荷载界限频率是0.05-0.1HZ(Ishihara,1996)表1循环三轴试验中典型频率范围Typicaltestfrequencyrangesforcyclictriaxialtesting.
3动态荷载与静态荷载下土体响应的区别?动态荷载与静态荷载下土体响应的区别主要有以下两个方面:(1)外加应力扭转(2)土体响应速率的依赖性其它动力现象,例如共振,在评价土体沉积方面具有重要作用(O’Reilly&Brown,1991),这些动力现象在本文中没有讨论。
Fig.2One-wayandtwo-waycyclicloadingpatterns.NoteT=loadingperiodandA=loadingamplitude
Fig.3Accumulationofplasticshearstrainduringanundrainedcyclicloadingtestonasandspecimen
Fig.8NewadaptivecontrolmethodforGDSDynamicTriaxialTestingSystem(DYNTTS).