各向异性固结下细粒含量对饱和珊瑚砂排水循环变形行为的影响研究

《Soil & Environmental Health》：Drained cyclic deformation behavior of coral sand with varying fines contents under anisotropic consolidation

本文通过一系列排水循环三轴试验，系统研究了各向异性固结（Kc）条件下饱和珊瑚砂的循环变形特性。重点分析了细粒含量（FC）、相对密度（Dr）和固结应力比对动态弹性模量（E）和累积体积应变（εvp）的影响规律，建立了E的评价框架和εvp的预测模型，并提出了基于Kc修正潜在损伤系数（DP/Kc）的εvp发展模式（循环稳定与循环蠕变）分类方法，为岛礁基础设施设计提供了关键参数。

　　

章节亮点

典型响应结果

图3展示了1号试样（FC = 0%、D_r = 30%、K_c = 1.0）、18号试样（FC = 10%、D_r = 50%、K_c = 1.2）和36号试样（FC = 30%、D_r = 70%、K_c = 1.5）的受控循环轴向应力（σ_d）、体积应变（ε_v）、轴向应变（ε_a）、超静孔隙水压力（u_e）以及轴向应力-应变的时间历程曲线。图3(a), (f), 和 (k) 分别展示了受控的、完整且平滑的轴向应力时间历程曲线。图3(b), (g), 和 (l) 显示了u_e的发展情况。

结论

在本研究中，进行了一系列应力控制的排水循环三轴试验，以研究各向异性固结条件下饱和珊瑚砂的循环变形特性，重点关注细粒含量（FC）、相对密度（D_r）和固结应力比（K_c）对动态弹性模量（E）和累积体积应变（ε_vp）的影响。主要结论如下。

1. 1.
   饱和珊瑚砂的E随着循环次数（N）的增加而逐渐增大，最终趋于稳定。初始E、稳态E和相对E均受到FC、D_r和K_c的显著影响。
2. 2.
   基于二元堆积理论，建立了一个能够综合考虑FC、D_r和K_c影响的E评价框架。
3. 3.
   ε_vp随N的发展模式可分为循环稳定模式和循环蠕变模式。通过引入K_c修正的潜在损伤系数（DP/K_c，其中DP为潜在损伤因子），提出了相应的分类方法：DP/K_c < 0.1定义为循环稳定模式，DP/K_c > 0.1定义为循环蠕变模式。
4. 4.
   随后，针对两种模式分别建立了ε_vp的预测模型。独立实验验证了该分类方法的准确性以及ε_vp预测模型的适用性。