地震作用下，地面運動是復(fù)雜的多維運動。此時，土體遭受水平兩方向的震動，兩方向震動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，地震是個復(fù)雜的時間與空間過程，應(yīng)考慮地震動荷載隨空間變化的特性。對2005 年新疆烏什6.2 級地、2011 年新疆尼勒克、鞏留縣交界6.0 級地震分析發(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，這證實了地震時地面運動是復(fù)雜的多維運動。
英國GDS動態(tài)循環(huán)單剪試驗系統(tǒng)（VDDCSS）可對試樣底部施加各形式的循環(huán)位移或循環(huán)應(yīng)力，來模擬現(xiàn)場的許多加載條件，較方便地研究土的動力特性。這包括很多結(jié)構(gòu)的海洋基礎(chǔ)，例如風(fēng)電場和石油磚塔。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 動態(tài)循環(huán)單剪試驗系統(tǒng)(VDDCSS)
聶勇、樊恒輝、王中妮等采用溫州大學(xué)VDDCSS系統(tǒng)，對固結(jié)試樣開展了兩組實驗：第一組(單向循環(huán)單剪試驗)：試樣在不同剪應(yīng)變幅值下進(jìn)行剪切試驗，采用正弦波；第二組(水平雙向耦合的循環(huán)單剪試驗，即剪切方向變化的循環(huán)單剪試驗)：試樣也在不同 下進(jìn)行循環(huán)加載試驗，采用正弦波，本組試驗進(jìn)行兩水平向耦合，使每個循環(huán)剪切循環(huán)的方向不斷變化，變化方式是以X 方向為軸，以原點為中心進(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)生一個夾角。具體試驗方案見下表。剪切完成之后再對試樣進(jìn)行固結(jié)研究其變形。
表1 循環(huán)單剪試驗方案
試驗結(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）存在一個剪應(yīng)變特征值 ，即當(dāng) ＜ 時，剪切作用會輕微增加其他新方向的G；當(dāng) ＞ 時時，無此現(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是波動變化的。剪切方向的變化(即雙向剪切)會加快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u影響很小，Hrc/H也很小。當(dāng)0.1%＜ ＜2%時，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間的發(fā)展曲線
（5）隨著剪切方向的變化，uamp 在一個循環(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，Hrc/H 隨 的增加而增加；當(dāng) ＜1%時，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，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)︼柡蛙涴ね羷屿o力特性的影響》 聶 勇，樊恒輝，王中妮，賀志強(qiáng)
如果您對美國的ASTM規(guī)范《ASTM D 6528-00 Consolidated Undrained Direct Simple Shear Testing of Cohesive Soils》，可以聯(lián)系歐美大地！
