冻融循环作用下西宁地区黄土动力特性试验研究

唐鑫; 张吾渝; 童国庆; 唐雄宇; 刘成奎

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20211111047

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

冻融循环作用下西宁地区黄土动力特性试验研究

论文 | 更新时间：2025-09-25

- 冻融循环作用下西宁地区黄土动力特性试验研究
- Experimental Study on Dynamic Characteristics of Loess in Xining Area under Freeze⁃thaw Cycles
- 防灾减灾工程学报 2023年43卷第4期页码：887-895
- 作者机构：
  
  1.青海大学土木工程学院，青海西宁 810016
  2.青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室，青海西宁 810016
  3.青海省高原绿色建筑与生态社区重点实验室，青海西宁 810008
  4.青海省建筑建材科学研究院有限责任公司，青海西宁 810008
- 作者简介：
  
  唐鑫（1998—），男，硕士研究生。主要从事岩土及地下工程研究。E-mail：tx1998thomp@163.com
  张吾渝（1969—），女，教授，硕士。主要从事岩土及地下工程研究。E-mail：qdzwy@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然基金项目(52168054);青海省高原绿色建筑与生态社区重点实验室开放基金计划(KLKF-2021-007)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20211111047
  中图分类号： TU43
- 收稿：2021-11-11，
  
  修回：2022-04-14，
  
  纸质出版：2023-08-28
- 稿件说明：
移动端阅览
唐鑫,张吾渝,童国庆等.冻融循环作用下西宁地区黄土动力特性试验研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):887-895.

TANG Xin,ZHANG Wuyu,TONG Guoqing,et al.Experimental Study on Dynamic Characteristics of Loess in Xining Area under Freeze⁃thaw Cycles[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):887-895.
唐鑫,张吾渝,童国庆等.冻融循环作用下西宁地区黄土动力特性试验研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):887-895. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211111047.

TANG Xin,ZHANG Wuyu,TONG Guoqing,et al.Experimental Study on Dynamic Characteristics of Loess in Xining Area under Freeze⁃thaw Cycles[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):887-895. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211111047.

摘要

黄土作为一种广泛分布在青海省境内的特殊土，长期承受冻融循环与地震荷载的双重影响，其地震易损性和水敏性的问题一直被广泛讨论。为寻求黄土在冻融循环和动荷载耦合作用下动力特性的变化规律，以西宁地区黄土为研究对象，施加正弦波形式的循环动荷载，开展动三轴试验，分析了围压、冻融循环次数和动剪应变幅值

对黄土的骨干曲线、动剪切模量

、动剪切模量比

max

及阻尼比

的演变规律。结果表明：黄土的骨干曲线在经历6次冻融循环后趋于稳定，可将骨干曲线的发展过程分为弹性阶段和弹塑性阶段；分别采用Hardin⁃Drnevich模型和改进的Hardin⁃Drnevich模型对动剪切模量曲线进行拟合，发现用改进的Hardin⁃Drnevich模型拟合动力参数效果较好；随着围压的降低，

d max

⁃

关系曲线分布更为分散且有逐渐减小的变化趋势；随着

的增大，

不断增大，且土体在各围压条件下，经历不同冻融循环次数后，

d max

和

存在最大值和最小值。该研究初步掌握了青海地区黄土在冻融循环作用下的动力学参数，研究成果可为寒区抗震设计提供设计参考。

Abstract

As a kind of special soil widely distributed in Qinghai Province， loess has long been impacted by both freeze-thaw cycle and seismic loading. The seismic susceptibility and water sensitivity of loess have been widely discussed. Taking loess in Xining area as the research object， the change rule of dynamic properties of loess under the coupling effect of freeze-thaw cycle and dynamic load was studied. The dynamic triaxial test with cyclic dynamic load in the form of sinusoidal wave was carried out， and the evolution laws of perimeter pressure， the number of freeze-thaw cycles and the amplitude of dynamic shear strain

on the backbone curve of loess， the dynamic shear modulus

， the dynamic shear modulus ratio

d max

， and the damping ratio

were analyzed. The results show that： the backbone curve of loess tends to be stabilized after 6 freeze-thaw cycles， and the development process of the backbone curve can be divided into elastic and elastoplastic stages； the dynamic shear modulus curve is fitted by Hardin-Drnevich model and improved Hardin-Drnevich model respectively， and it is found that the dynamic parameters are fitted better with the improved Hardin-Drnevich model； with the reduction of the perimeter pressure， the distribution of

d max

relationship curve is more dispersed and has a tendency to decrease gradually； with the increase of

，

is increasing； after the loess experiences different numbers of freezing and thawing cycles， there are maximum and minimum values of

d max

and

under various conditions of perimeter pressures. This study provided a preliminary understanding on the dynamic parameters of loess in the Qinghai region under the action of freeze-thaw cycle， and the research results can provide references for seismic design in cold regions.

关键词

Keywords

references

张吾渝 . 黄土工程［M］. 北京：中国建材工业出版社， 2018 .

Zhang W Y . Loess Engineering ［M］. Beijing ： China Building Materials Industry Press ， 2018 . （in Chinese）

Seed H B ， Idriss I M . Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential ［J］. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division ， 1971 ， 97 （ 9 ）： 1249 - 1273 .

付惠姣，谭慧明，高志兵 . 考虑埋深影响的长江下游江苏地区粘性土动剪切模量与阻尼比试验研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2016 ， 36 （ 6 ）： 872 - 877 .

Fu H J ， Tan H M ， Gao Z B . Experimental study on dynamic shear modulus and damping ratio of cohesive soil in Jiangsu area of the lower reaches of the Yangtze River considering the effect of buried depth ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2016 ， 36 （ 6 ）： 872 - 877 . （in Chinese）

赵杰，云高杰，王桂萱 . 某大型填海造地工程护岸地基动力特性及残余变形研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2015 ， 35 （ 4 ）： 452 - 457 .

Zhao J ， Yun G J ， Wang G X . Research on the dynamic characteristics and residual deformation of the bank protection foundation of a large reclamation project ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2015 ， 35 （ 4 ）： 452 - 457 . （in Chinese）

许俊豪，陈页开，霍晓辉，等 . 地震荷载下高含冰量冻土的动力特性试验研究［J］. 铁道标准设计， 2019 ， 63 （ 12 ）： 25 - 31 .

Xu J H ， Chen Y K ， Huo X H ， et al . Experimental study on dynamic characteristics of frozen soil with high ice content under earthquake load ［J］. Railway Standard Design ， 2019 ， 63 （ 12 ）： 25 - 31 . （in Chinese）

崔凯，荆祥 . 地震荷载作用下粗颗粒含量对川西混合土动剪切模量和阻尼比的影响［J］. 中国公路学报， 2019 ， 32 （ 12 ）： 123 - 131 .

Cui K ， Jing X . Influence of coarse particle content on dynamic shear modulus and damping ratio of mixed soil in western Sichuan under seismic load ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2019 ， 32 （ 12 ）： 123 - 131 . （in Chinese）

Ling X Z ， Zhu Z Y ， Zhang F ， et al . Dynamic elastic modulus for frozen soil from the embankment on Beiluhe Basin along the Qinghai‑Tibet Railway ［J］. Cold Regions Science & Technology ， 2009 ， 57 （ 1 ）： 7 - 12 .

Zhu Z Y ， Ling X Z ， Wang Z Y ， et al . Experimental investigation of the dynamic behavior of frozen clay from the Beiluhe subgrade along the QTR ［J］. Cold Regions Science & Technology ， 2011 ， 69 （ 1 ）： 91 - 97 .

孙静，公茂盛，熊宏强，等 . 冻融循环对粉砂土动力特性影响的试验研究［J］. 岩土力学， 2020 ， 41 （ 3 ）： 747 - 754 .

Sun J ， Gong M S ， Xiong H Q ， et al . Experimental study on the influence of freeze-thaw cycles on dynamic characteristics of silt soil ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2020 ， 41 （ 3 ）： 747 - 754 . （in Chinese）

苏永奇，马巍，钟秀梅，等 . 冻融循环对青藏粉质黏土动力非线性参数影响的试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2020 ， 39 （增1 ）： 2973 - 2985 .

Su Y Q ， Ma W ， Zhong X M ， et al . Experimental study on the influence of freeze-thaw cycles on dynamic nonlinear parameters of Qinghai-Tibet silty clay ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2020 ， 39 （ Sup1 ）： 2973 - 2985 . （in Chinese）

苏永奇，马巍，钟秀梅，等 . 冻融循环对重塑青藏粉质黏土阻尼比影响的试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2021 ， 40 （增1 ）： 2960 - 2967 .

Su Y Q ， Ma W ， Zhong X M ， et al . Experimental study on the influence of freeze-thaw cycles on the damping ratio of reshaped Qinghai-Tibet silty clay ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2021 ， 40 （ Sup1 ）： 2960 - 2967 . （in Chinese）

崔高航，朱成浩 . 冻融循环下饱和含黏粒粉砂动力学参数试验［J］. 长江科学院院报， 2021 ， 38 （ 3 ）： 77 - 82 .

Cui G H ， Zhu C H . Experiment on kinetic parameters of saturated clay-containing silt under freeze-thaw cycles ［J］. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute ， 2021 ， 38 （ 3 ）： 77 - 82 . （in Chinese）

土工试验方法标准： GB/T50123—2019 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2019 .

Zhang W ， Guo A ， Lin C . Effects of cyclic freeze and thaw on engineering properties of compacted loess and lime-stabilized loess ［J］. Journal of Materials in Civil Engineering ， 2019 ， 31 （ 9 ）： 04019205 . 1-04019205. 12 .

刘乐青，张吾渝，张丙印，等 . 冻融循环作用下黄土无侧限抗压强度和微观规律的试验研究［J］. 水文地质工程地质， 2021 ， 48 （ 4 ）： 109 - 115 .

Liu L Q ， Zhang W Y ， Zhang B Y ， et al . Experimental study on unconfined compressive strength and microscopic laws of loess under freeze-thaw cycles ［J］. Hydrogeology and Engineering Geology ， 2021 ， 48 （ 4 ）： 109 - 115 . （in Chinese）

徐学燕，仲丛利，陈亚明，等 . 冻土的动力特性研究及其参数确定［J］. 岩土工程学报， 1998 ， 20 （ 5 ）： 77 - 81 .

Xu X Y ， Zhong C L ， Chen Y M ， et al . Research on dynamic characteristics of frozen soil and determination of its parameters ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 1998 ， 20 （ 5 ）： 77 - 81 . （in Chinese）

Hardin B O ， Drnevich V P . Shear modulus and damping in soils： design equations and curves ［J］. Journal of the Soil mechanics and Foundations Division ， 1972 ， 98 （ 7 ）： 667 - 692 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构的影响研究

冻融作用下复合相变材料改良黄土力学特性研究及机理分析

冻融循环作用下西藏东南冰碛土剪切力学特性试验研究

微生物矿化作用（MICP）‑铺砂联合提高黄土抗侵蚀性试验研究

黄土钻孔剪切变形与强度特性研究