非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究课件

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2007.1121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

1绪论31.1、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Q3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41.2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.52001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neq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）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：参考应力破坏振次荷载引起的损伤3非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析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。单位土样耗能的平均值与固结应力的关系破坏耗能与动应力的关系虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。1线性累积损伤原理他给出了计算等效循环次数的计算公式：线性累积损伤原理包含的假定有：对材料的本构模型要求较高(2)对累积损伤的分析（1）动模量及阻尼比的损伤分析由线性累积损伤原理得：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。3非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析或者（2）残余变形模量的损伤分析虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。单位土样耗能的平均值与固结应力的关系（1）动模量及阻尼比的损伤分析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neq次等幅循环应力作用下吸收的能量相等。2.2线性累积损伤原理对原状黄土的适用性分析

81)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(1)对总能量的分析9破坏耗能与动应力的关系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(2)对累积损伤的分析

123非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析

13144非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究15

122（1）动模量及阻尼比的损伤分析

16动模量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2NNNi19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

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：2)破坏时吸收的总能量W与加荷的幅值无关破坏耗能与动应力的关系单位土样耗能的平均值与固结应力的关系虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。对材料的本构模型要求较高3非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究线性累积损伤原理包含的假定有：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线性累积损伤原理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。虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。(2)对累积损伤的分析非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究1线性累积损伤原理2非饱和原状黄土等效循环荷载

的随机振动分析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。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。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：1线性累积损伤原理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。225、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。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neq次等幅循环应力作用下吸收的能量相等。（2）残余变形模量的损伤分析(2)对累积损伤的分析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。(2)对累积损伤的分析单位土样耗能的平均值与含水量的关系单位土样耗能的平均值与固结应力的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.线性累积损伤原理包含的假定有：4非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究1线性累积损伤原理非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究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。非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究(2)对累积损伤的分析单位土样耗能的平均值与固结应力的关系虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。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：破坏耗能与动应力的关系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破坏耗能与动应力的关系线性累积损伤原理包含的假定有：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。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。虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。单位土样耗能的平均值与含水量的关系由线性累积损伤原理得：4非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究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)对累积损伤的分析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。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。虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。线性累积损伤原理包含的假定有：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。此式即为线性疲劳累积损伤方程式，即Miner定律。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。3非饱和原状黄土等效谐振荷载的能量分析虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。单位土样耗能的平均值与固结应力的关系4非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究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：（2）残余变形模量的损伤分析4非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究破坏耗能与动应力的关系对材料的本构模型要求较高非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究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：非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究2)破坏时吸收的总能量W与加荷的幅值无关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：线性累积损伤原理包含的假定有：线性累积损伤原理包含的假定有：非饱和黄土动力线性累计损伤特性的试验研究他给出了计算等效循环次数的计算公式：线性累积损伤原理包含的假定有：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非饱和原状黄土动力损伤变形特性研究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。2线性累积损伤原理对原状黄土的适用性分析（1）动模量及阻尼比的损伤分析（1）动模量及阻尼比的损伤分析虽然Seed等人在这方面取得了卓有成效的研究成果。若将变幅往返荷载下构件的损伤等