[发明专利]一种包含周期性间歇的动力循环加载方法

说明书

本发明公开了一种包含周期性间歇的动力循环加载方法。方法首先将现实荷载以分段函数的形式，等比尺地设计为试验可用的振动曲线，导出函数计算结果后生成数据文件；然后采用可自定义振动应力路径的三轴仪，在动力加载之前，将该数据文件嵌入，并设置好相应的循环参数；最后在试验时，仪器可在振动之间自动停歇，自动循环加载，达到模拟现实动荷载具有间歇的目的，并自动记录间歇过程土体响应。本方法相对于传统推荐方法操作简单，并且效率更高。

技术领域

本发明涉及岩土学科动力加载领域，尤其涉及一种包含周期性间歇的动力循环加载方法。

背景技术

室内动三轴试验是岩土工程领域常用的试验方法之一，是指将土制作成仪器适用的标准试样后，仪器按给定应力路径施加荷载，返回并收集传感器测得的数据，达到研究土体力学性质的目的。

目前大多数室内动三轴试验装置具备可自定义应力路径的功能，如GDS动三轴仪、GCTS空心扭剪仪等。当模拟现实荷载进行研究时，试验加载条件与真实情况的一致性，对于试验价值有重要影响。

无论是研究交通荷载、波浪荷载、地震荷载，现有最常见的加载方法是连续振动。但实际上，交通荷载、波浪荷载等都是间歇地作用在土体上的，连续振动的加载方法显然忽略了这一特征。在评估土体在交通、波浪等具有间歇的动荷载下的力学特性时，若选用连续振动的试验结果，则会引起一系列偏差：

1.由于土体的渗透性，在不受振动荷载时，由于振动引起的超孔隙水压力必会消散一部分。因此同等振动条件下，连续振动方式所得的超孔压将远远大于实际情况。

2.由于土骨架会随时间自主调整，在不受振动期间，土体刚度会增大，后期变形相应减小。若经历相同振动次数，实际荷载下土体的变形量小于连续振动条件下的变形量。

3.土体稳定问题同理。土体在间歇期会自主调整，会提高土体的稳定性，连续振动方式所得到的土体稳定性评估结果则会低于实际值。

总的来讲，以上偏差会引起试验测得的土体强度远远低于实际情况下的土体强度，因此若采用连续振动试验结果指导相关设计，会出现安全系数过大，经济性较低的现象。

发明内容

针对连续振动方式模拟动荷载存在的缺点，本发明提供了一种包含周期性间歇的动力循环加载方法。本发明具体采用的技术方案如下：

一种包含周期性间歇的动力循环加载方法，其包括以下步骤：

1)确定三轴仪支持的自定义振动曲线的数据精度，该精度下仪器所能支持的数据点个数为N；

2)确定目标荷载的单位循环时长T；

3)确定目标荷载的循环形式，即目标振动曲线每个循环的函数曲线F(t)；所述函数曲线由n个不同的显著函数A₁(t),A₂(t),A₃(t),…,A_n(t)和m个不同的不显著函数B₁(t),B₂(t),B₃(t),...,B_m(t)组成，F(t)为关于时间t的函数，表达式如下：

其中T_Ai为第i个显著函数的定义域，T_Bj为第j个不显著函数的定义域；

4)确定用于生成动三轴试验所需数据文件的分段函数R(k)，R(k)为关于坐标点序号k的函数，包含振动部分和间歇部分表达式如下：