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地震作用下，地面運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的多維運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，土體遭受水平兩方向的震動(dòng)，兩方向震動(dòng)在大小和方向上相互耦合。眾多學(xué)者認(rèn)為在進(jìn)行地震邊坡的研究中，地震是個(gè)復(fù)雜的時(shí)間與空間過(guò)程，應(yīng)考慮地震動(dòng)荷載隨空間變化的特性。對(duì)2005 年新疆烏什6.2 級(jí)地、2011 年新疆尼勒克、鞏留縣交界6.0 級(jí)地震分析發(fā)現(xiàn)地震加速度不但大小是不斷變化的，方向也是不斷變化的，這證實(shí)了地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的多維運(yùn)動(dòng)。

英國(guó)GDS動(dòng)態(tài)循環(huán)單剪試驗(yàn)系統(tǒng)（VDDCSS）可對(duì)試樣底部施加各形式的循環(huán)位移或循環(huán)應(yīng)力，來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)的許多加載條件，較方便地研究土的動(dòng)力特性。這包括很多結(jié)構(gòu)的海洋基礎(chǔ)，例如風(fēng)電場(chǎng)和石油磚塔。VDDCSS還可以模擬偏向于某一方向而受力在另一個(gè)方向的情況，例如地震附近區(qū)域。VDDCSS系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 動(dòng)態(tài)循環(huán)單剪試驗(yàn)系統(tǒng)(VDDCSS)

  聶勇、樊恒輝、王中妮等采用溫州大學(xué)VDDCSS系統(tǒng)，對(duì)固結(jié)試樣開展了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組(單向循環(huán)單剪試驗(yàn))：試樣在不同剪應(yīng)變幅值下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，采用正弦波；第二組(水平雙向耦合的循環(huán)單剪試驗(yàn)，即剪切方向變化的循環(huán)單剪試驗(yàn))：試樣也在不同 下進(jìn)行循環(huán)加載試驗(yàn)，采用正弦波，本組試驗(yàn)進(jìn)行兩水平向耦合，使每個(gè)循環(huán)剪切循環(huán)的方向不斷變化，變化方式是以X 方向?yàn)檩S，以原點(diǎn)為中心進(jìn)行的擺幅剪切，擺幅分別為45°和90°。即先進(jìn)行一次單向的循環(huán)剪切，然后進(jìn)行第二次單向的循環(huán)剪切，方向和第一次的方向產(chǎn)生一個(gè)夾角。具體試驗(yàn)方案見下表。剪切完成之后再對(duì)試樣進(jìn)行固結(jié)研究其變形。

表1 循環(huán)單剪試驗(yàn)方案

  試驗(yàn)結(jié)果表明：

  （1）小應(yīng)變條件下，軟黏土表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的各向異性，其隨的增加逐漸減小，對(duì)G的影響也隨的增加逐漸減小。

圖2 土體應(yīng)力-應(yīng)變曲線

  （2）存在一個(gè)剪應(yīng)變特征值 ，即當(dāng) ＜  時(shí)，剪切作用會(huì)輕微增加其他新方向的G；當(dāng) ＞  時(shí)時(shí)，無(wú)此現(xiàn)象。本文的 = 0.2%。

（a） =0.1%                                （b） =0.5%

圖3 不同剪切條件下土樣歸一化剪切模量和循環(huán)圈數(shù)的關(guān)系曲線

  （3）單向剪切下G是平緩變化的，而雙向剪切下G是波動(dòng)變化的。剪切方向的變化(即雙向剪切)會(huì)加快G的衰減，造成更低的G。

圖4 不同剪應(yīng)變幅值下土樣歸一化剪切模量和循環(huán)圈數(shù)的關(guān)系曲線

  （4）小應(yīng)變條件下，u增加很小，剪切方向的變化對(duì)u影響很小，Hrc/H也很小。當(dāng)0.1%＜  ＜2%時(shí)，u 隨 的增加急劇上升，剪應(yīng)變方向的變化促進(jìn)u增加，隨 的增加這種影響逐漸加深。

（a） g = 0.1%                                   （b）g = 0.8%

圖5 不同剪切方式下孔壓比隨時(shí)間的發(fā)展曲線

（5）隨著剪切方向的變化，uamp 在一個(gè)循環(huán)周期是循環(huán)變化的；隨著剪切的進(jìn)行，uamp 是逐漸減小的。 = 0.8%時(shí)uamp 達(dá)到最大值。

圖6 第50次的循環(huán)孔壓幅值和剪應(yīng)變幅值的關(guān)系曲線

  （6）當(dāng)0.1%＜  ＜2%時(shí)，Hrc/H 隨 的增加而增加；當(dāng) ＜1%時(shí)，單向剪切后的Hrc/H 隨的增加緩慢增加，而雙向剪切的Hrc/H 隨的增加快速增加；當(dāng) ＞1%時(shí)，Hrc/H 隨 的增加緩慢增加；不同剪切方式下的Hrc/H 最終趨于一致。

圖7 再固結(jié)過(guò)程中剪應(yīng)變幅值和軸向變形曲線

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《循環(huán)剪切方向?qū)︼柡蛙涴ね羷?dòng)靜力特性的影響》 聶 勇，樊恒輝，王中妮，賀志強(qiáng)

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