姓名：鄭敏杰學號： 79842002

Strain accumulation in sand due to cyclic loading: drained triaxial tests沙的積累應變循環荷重：排水三軸試驗

方法與分析

我們的目標是在許多（數千至數百萬）的週期和相對較小的幅度情形下，預測積累的應變和 /或在應力循環荷重下的關係。它的公式是根據眾多循環測試而得。本文介紹的排水三軸加壓試驗和單軸應力循環。討論應變振幅，平均應力，密度，重複加載循環和粒度分佈的方向和強度的應變累積的影響。

前言

圖。 1 。計算程序明確的模式。

圖。 2 。應力循環三軸試驗。

測試設備，樣品製備和測試材料

試驗儀器

圖。 3 。計劃的循環三軸試驗設備。

圖。 4 。測試的粒度分佈曲線（ d50 值：平均粒徑， U=d60/d10 ：均勻度指數）。

應變振幅的影響分析

圖。 5 。應變振幅 εampl與週期 N 。

前 100 次循環屬於調節階段，應變振幅不斷下降，尤其是大振幅下降多。

圖。 6 。積累應變曲線 εacc （ N ）在測試不同應力振幅 qampl 。

應變振幅的影響

大約在 N=10*4 時突然升高

應力振幅大，到高次循環時增加量也大

圖。 7 。累積應變 與應變振幅函數的平方

圖。 8 。累積應變 εacc 和 圖。

應變振幅的影響

不同的 N 各做 9 次試驗

累積應變正規化，除以初始密度

主要成正比關係

應該要與 Sawicki 和 S ´ widzin´ski 所提出的”共同夯實曲線“吻合，但顯然沒有

圖。 9 。應變比 ω與應變振幅 εampl 函數。

應變振幅的影響

各個點相互獨立，沒有相關性，可能是因為 εv 、 εq

很小，導致應變比 ω 誤差很大，所以應變振幅 εampl

累積方向被認為是獨立的

圖。 10。應力路徑在測試，（ a ）平均主應力的變化（ Pav ），（ b ）平均應力比（ ηav ）的影響。

平均應力的影響分析

CSL 為臨界狀態線

(a) 在平均應力比相同下，不同平均主應力的變化

(b) 在平均主應力相同下，不同平均應力比的變化

平均應力的影響

圖。 11。不同的應變振幅、平均主應力（ Pav ）試驗，但 ζ=常數（平均值在105 次循環）。

圖。 12。累積應變 與平均主應力（ Pav ）。

隨著 Pav 上升， εampl 也略微上升，稍微成正比

曲線方程式大致呈

不同的 N 值對應於不同 Cp 值，相互成正比

累積應變與平均主應力成反比

圖。 13。累積應變 與平均主應力（ Pav ）。

平均應力的影響

圖。 14。應變比ω的函數與平均主應力 (Pav）。

正規化多加 fY 、 fN

方程式得 Cp 值為 0.43

Pav 固定時， N 大相對應變比 ω 也大

改變平均主應力 Pav 對累積應變的方向較不敏感

圖。 15。測試不同的應變振幅，平均應力比 ηav （平均值在 105 週期）。

平均應力的影響

圖。 10。應力路徑在測試，（ a ）平均主應力的變化（ Pav ），（ b ）平均應力比（ ηav ）的影響。

平均應力比增加，應變振幅會微微下降

圖。 16。累積應變 與平均應力比 。

圖。 17。應變比ω與平均應力比 ηav 。

平均應力的影響

圖中曲線方程式

當平均應力比 =0 時，試體受到等向性應力作用

當平均應力比 =1.243 ，試體接近臨界破壞線，在 105 次循環後，累積應變達 20% 。

應變比 ω 與平均應力比 ηav 成反比

圖。 18。累積應變 εacc ， 100,000個循環載重，不同的平均應力 σav 。

平均應力的影響

圖。 20。方向的積累（ p-q-plane）不同的平均壓力

平均應力的影響

N 大較靠近 p 軸

圖。 21。應變振幅與初始孔隙比 e0 （平均值在 105 週期）。

密度的影響分析

初始孔隙比增加，應變振幅略微上升

圖。 22。分別為累積應變 與孔隙比 e 或相對密度指數（ ID ）。

密度的影響

孔隙比增加，累積應變增加

圖。 23。相同的積累曲線（ e-ln(p)-diagram）

圖。 24。應變比ω作為函數的孔隙比 e 。

密度的影響

臨界狀態線成圓弧分布圖形散亂可能為應變比太小，導致誤差大

圖。 25。應變振幅與加載頻率 f 。

圖。 26。殘餘應變 和不同加載頻率 f 。

加載頻率的影響分析

圖。 27。應變率ω與加載頻率 f 。

加載頻率的影響

圖 25 、 26 、 27 可以發現加載頻率對其他因子沒有顯著關係

圖。 28。正規化積累曲線。

循環數目的影響分析帶狀方程式

CN1=3.4*10-4

CN2=0.55

CN3=6*10-5

在 10*4 前成穩定對數累積

在 10*4 後成過對數累積

圖。 29。積累應變曲線 εacc 與循環次數 N 。

粒度分佈的影響分析

圖。 4 。測試的粒度分佈曲線（ d50 值：平均粒徑， U=d60/d10 ：均勻度指數）。

1. 級配

2.d50

3.U

為了發展高循環模式累積的應變和 / 或應力循環荷載作用，使用砂土的三軸試驗和循環多維簡單剪切（ CMDSS）進行實驗研究。本文介紹了模型的簡單和集中在從實驗結果與三軸壓縮試驗和單軸應力循環。主要結論從這些測試包括：

方向積累（循環流動規律）不完全相關於平均應力比 ηav= qav / Pav 。觀察循環次數 N 的積累方向，體積組成部分稍微增加。

在材料模型的單調加載中，積累的方向與流動規則是一致的（修訂 Cam clay model ， hypoplastic model ）。

應變累積率與應變振幅的平方成正比， ，至少在測試的振幅範圍內 0.5 * 10-4<=εampl<= 5 * 10-4 成立。

結論

本次的三軸試驗違背了所謂的“共同夯實曲線”。

積累率的增加會使平均主應力 pav 下降和平均應力比ηav 增加。

增加孔隙率也會增加。

與加載頻率不相關（ 0.05赫茲 <f<2赫茲）。

對於 N>104 累積應變 εacc 的增加速度超過了對數循環數目 N 。

累積 強烈影響循環預加載重。

積累率在很大程度上相關於粒度分佈曲線。增加 而減少平均顆粒粒徑（ d50 ）被發現。級配良好的土壤夯實速度遠遠超過級配不良。