沉积方向对珊瑚砂动剪切模量及阻尼比的影响
Effect of Deposition Orientation on the Dynamic Shear Modulus and Damping Ratio of Coral Sand
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第3期 页码：535-543
- 作者机构：
1.南京工业大学岩土工程研究所,江苏 南京 211816
2.南京理工大学机械工程学院,江苏 南京 210094
3.江苏省土木工程防震技术研究中心,江苏 南京 211816
- 作者简介：
徐子皓（1999—），男，硕士研究生。主要从事土动力学研究。E-mail：xzh9908@163.com
陈国兴（1963—），男，教授，博导。主要从事土动力学与岩土地震工程研究。E-mail:gxc6307@163.com
- 基金信息：国家自然科学基金项目(52278503;52208350)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20231130008
中图分类号： TU443收稿：2023-11-30，
修回：2024-03-22，
纸质出版：2024-06-25
- 稿件说明：
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徐子皓,秦悠,马维嘉等.沉积方向对珊瑚砂动剪切模量及阻尼比的影响[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):535-543.
XU Zihao,QIN You,MA Weijia,et al.Effect of Deposition Orientation on the Dynamic Shear Modulus and Damping Ratio of Coral Sand[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):535-543.
徐子皓,秦悠,马维嘉等.沉积方向对珊瑚砂动剪切模量及阻尼比的影响[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):535-543. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231130008.
XU Zihao,QIN You,MA Weijia,et al.Effect of Deposition Orientation on the Dynamic Shear Modulus and Damping Ratio of Coral Sand[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):535-543. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231130008.
摘要
复杂地质赋存环境下珊瑚砂具有显著的各向异性特征，颗粒的沉积方向显著影响其动力特性。对南沙岛礁珊瑚砂开展均等固结的共振柱试验，探究了珊瑚砂颗粒的沉积方向角
φ
（沉积面与水平面的夹角）和初始有效固结围压
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对其动剪切模量
G
和阻尼比
λ
的影响。在给定
φ
下，
G
随剪应变幅值
γ
a
增大而减小的速率随
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的增大而增加；给定
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下，
G
随
γ
a
增大而减小的速率随
φ
增大呈现先减后增的趋势，
φ
= 60
°时
G—γ
a
曲线位于最下方。最大动剪切模量
G
0
随
φ
的增大表现出先减后增的现象，且
φ
对
G
0
的影响随
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的增大而降低。建立了考虑
φ
和
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影响的修正Hardin模型，预测和量测的
G
0
值偏差小于10%。动剪切模量比
G
/
G
0
—γ
a
曲线对
φ
不敏感，结合修正Hardin模型和Davidenkov骨架曲线预测和量测的
G
值偏差小于15%。在陈国兴等（2006）提出的阻尼比经验模型中引入
φ
影响的修正项，预测和量测的
λ
值偏差小于20%。
Abstract
Coral sand in complex geological environments exhibits significant anisotropic characteristics
with the sedimentation direction of the particles significantly affe
cting its dynamic properties. Resonant column tests with uniform consolidation were conducted on coral sand from Nansha Islands to explore the effects of the deposition orientations (
φ
) (the angle between the deposition plane and the horizontal plane) and the initial effective confining pressure (
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) on its dynamic shear modulus
G
and damping ratio
λ
. At a given
φ
the rate at which
G
decreased with increasing shear strain amplitude
γ
a
increased with increasing
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. At a given
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the rate at which
G
decreased with increasing
γ
a
first decreased and then increased with increasing
φ
with the
G
-
γ
a
curve reaching its lowest position at
φ
= 60°. Furthermore
the maximum shear modulus (
G
0
) exhibited an initial decrease followed by an increase as
φ
increased
and the influence of
φ
on
G
0
diminished with increasing
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. A modified Hardin's model
which incorporated the influence of
φ
and
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was established. The deviations between the measured and predicted
G
0
values were within 10%. The
G
/
G
0
‒
γ
a
curve was insensitive to
φ
with deviations between the measured and predicted
G
values by both the modified Hardin's model and Davidenkov's skeleton curve falling within 15%. A correction term considering the influence of
φ
was introduced into the damping ratio empirical model proposed by Cheng Guoxing et al. (2006)
with the deviation between the predicted and measured
λ
values being less than 20%.
关键词
Keywords
references
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