浙江水利水电学院课题组发表“考虑加载频率的饱和珊瑚砂超静孔压增量模型”论文丨GDS动三轴DYNTTS应用实例

论文传递|张云飞,张雷,辛双龙,郭慧仪,周瑞荣,金丹丹,王炳辉 .考虑加载频率的饱和珊瑚砂超静孔压增量模型 （2025-11）

*论文版权归原作者和出版方所有，本文仅为学习交流。

为预测不同循环加载频率 f 作用下的饱和珊瑚砂超静孔压 u_e的增长，利用 GDS 动三轴仪开展了一系列的饱和珊瑚砂固结不排水循环三轴试验，再结合孔压增量比 β_Δμ,N、有效动剪应力比 α_dE,N等概念，分析 f 对 u_e增长的影响。

结果表明：加载频率 f、颗粒级配以及循环应力比 CSR 显著影响珊瑚砂 u_e的发展；β_Δμ,N随着循环振次 N 的发展可分为平稳段与上升段；同时，加载频率 f、平均粒径 d₅₀和 CSR 对平稳段的 β_Δμ,N具有显著影响，并建立了相应的影响规律关系式，而这些因素对有效应力对数衰减率 ξ_μ,N-1几乎无影响。考虑以上因素，建立了一个考虑循环加载频率影响的饱和珊瑚砂孔压增量模型。通过选取已有研究成果的试验数据对该模型进行验证，显示出该模型具有较好的预测能力。

相关实验图表如下。

*图表为论文截图，版权归论文原作者和出版方所有，本文仅为学习交流。

图 1 珊瑚砂的级配曲线

图 2 B 组中 3 种加载频率下珊瑚砂的孔压时程图

图 3 抗液化强度试验结果

图 4 孔压增量比 β_Δμ,N 与循环振次 N 的关系

图 5 平稳段孔压增量比均值 β 与 ln(e/f )关系图(e 为自然常数)

图 6 平稳段孔压增量比均值 β 与 CSR 关系图

图 7 ∑^N_i=1 βΔμ,i 与 lnα_dE,N关系图

图 8 β_Δμ,1 与 CSR ln(e/f)关系图

图 9 截距 b 与加载频率 f 关系图

图 10 k₁和 k₂与平均粒径 d₅₀关系图

图 11 Wu 等^[7]珊瑚砂的实测值与预测值对比结果

图 12 刘抗等^[15]珊瑚砂的实测值与预测值对比结果

备注：

[7] WU Q, QIN Y, WANG L Y, et al. Development characteristicsof excess pore water pressure in saturated marine coral sandbased on shear strain characteristics: an experimental study[J].Applied Ocean Research, 2023, 137: 103594.

[15] 刘 抗, 陈国兴, 吴 琪, 等. 循环加载方向对饱和珊瑚砂液化特性的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1951-1960.(LIU Kang, CHEN Guoxing, WU Qi, et al. Effects of cyclicloading directions on liquefaction characteristics of saturatedcoral sand[J]. Rock and Soil Mechanics, 2021, 42(7):1951-1960. (in Chinese))

基于一系列固结不排水循环三轴试验，本文探究了不同循环加载频率 f 和不同循环应力比 CSR 对不同级配饱和珊瑚砂超静孔压 u_e发展特性的影响，最终得到以下 3 点结论。 

（1）加载频率 f、循环应力比 CSR 和颗粒级配对饱和珊瑚砂超静孔压u_e随循环振次N的发展速率有显著影响。在其他试验条件相同的情况下，f 增大及 CSR的减小都会导致饱和珊瑚砂的u_e随N的发展速率显著降低。 

（2）孔压增量比 β_Δμ,N随着循环振次 N 的增加，其变化趋势可分为平稳段与上升段。其中，f 和 CSR对平稳段孔压增量比的均值 β 以及第一周的孔压增量比β_Δμ,1有显著影响，并建立了相应的影响规律关系式。但 f 和 CSR 对  ∑^N_i=1 β_Δμ,i 与 lnα_dE,N线性关系的斜率无影响，并存在一个不受 f 和 CSR 影响的有效应力对数衰减率 ξ_μ,N-1。 

（3）考虑循环加载频率的影响，本文建立了一个饱和珊瑚砂的孔压增量模型，并通过与已有研究成果进行对比分析，验证了该预测模型的合理性。

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