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GDS变方向动态循环单剪试验系统VDDCSS在地震研究中的应用
发布时间：2022-12-30 浏览次数：4225 来源：欧美HJC黄金城




变方向动态循环单剪实验系统

VDDCSS


变方向循环简单剪切（VDDCSS）允许在两个方向进行简单剪切，而不是标准单向。这通过具有作用于其上的次级剪切作动器来实现，此剪切作动器与主剪切作动器相差90度排布。

当用作可变方向的机器时，第二剪切轴可以独立于另一个剪切轴或与其一起使用，因此可以在任何水平方向上执行简单的剪切。实验可以用不断旋转的剪切向量进行。

更多信息请再文末查看




GDS动态循环单剪试验系统（VDDCSS）在地震研究中的应用


地震作用下，地面运动是复杂的多维运动。此时，土体遭受水平两方向的震动，两方向震动在大小和方向上相互耦合。众多学者认为在进行地震边坡的研究中，地震是个复杂的时间与空间过程，应考虑地震动荷载随空间变化的特性。对2005 年新疆乌什6.2 级地、2011 年新疆尼勒克、巩留县交界6.0 级地震分析发现地震加速度不但大小是不断变化的，方向也是不断变化的，这证实了地震时地面运动是复杂的多维运动。


英国GDS动态循环单剪试验系统（VDDCSS）可对试样底部施加任何形式的循环位移或循环应力，来模拟现场的许多加载条件，较方便地研究土的动力特性。这包括很多结构的海洋基础，例如风电场和石油砖塔。VDDCSS还可以模拟偏向于某一方向而受力在另一个方向的情况，例如地震附近区域。VDDCSS系统如图1所示。


图1 动态循环单剪试验系统(VDDCSS)



聂勇、樊恒辉、王中妮等采用温州大学VDDCSS系统，对固结试样开展了两组实验：第一组(单向循环单剪试验)：试样在不同剪应变幅值下进行剪切试验，采用正弦波；第二组(水平双向耦合的循环单剪试验，即剪切方向变化的循环单剪试验)：试样也在不同γ下进行循环加载试验，采用正弦波，本组试验进行两水平向耦合，使每个循环剪切循环的方向不断变化，变化方式是以X 方向为轴，以原点为中心进行的摆幅剪切，摆幅分别为45°和90°。即先进行一次单向的循环剪切，然后进行第二次单向的循环剪切，方向和第一次的方向产生一个夹角。具体试验方案见下表。剪切完成之后再对试样进行固结研究其变形。

表1 循环单剪试验方案



试验结果表明：

（1）小应变条件下，软黏土表现出结构的各向异性，其随的增加逐渐减小，对G的影响也随的增加逐渐减小。

图2 土体应力-应变曲线



（2）存在一个剪应变特征值γs，即当γ＜ γs时，剪切作用会轻微增加其他新方向的G；当γ＞γs时，无此现象。本文的γs= 0.2%。

（a）γ=0.1% 


（b）γ=0.5%

图3 不同剪切条件下土样归一化剪切模量和循环圈数的关系曲线



（3）单向剪切下G是平缓变化的，而双向剪切下G是波动变化的。剪切方向的变化(即双向剪切)会加快G的衰减，造成更低的G。

(a) 0°


(b) 45°

图4 不同剪应变幅值下土样归一化剪切模量和循环圈数的关系曲线



（4）小应变条件下，u增加很小，剪切方向的变化对u影响很小，Hrc/H也很小。当0.1%＜ γ＜2%时，u 随γ的增加急剧上升，剪应变方向的变化促进u增加，随γ的增加这种影响逐渐加深。

（a）γ = 0.1% 


（b）γ = 0.8%

图5 不同剪切方式下孔压比随时间的发展曲线



（5）随着剪切方向的变化，uamp 在一个循环周期是循环变化的；随着剪切的进行，uamp 是逐渐减小的。γ= 0.8%时uamp 达到最大值。

图6 第50次的循环孔压幅值和剪应变幅值的关系曲线



（6）当0.1%＜ γ＜2%时，Hrc/H 随γ的增加而增加；当γ＜1%时，单向剪切后的Hrc/H 随的增加缓慢增加，而双向剪切的Hrc/H 随的增加快速增加；当γ＞1%时，Hrc/H 随γ的增加缓慢增加；不同剪切方式下的Hrc/H 最终趋于一致。

图7 再固结过程中剪应变幅值和轴向变形曲线





请点击原文阅读论文原文：

《循环剪切方向对饱和软黏土动静力特性的影响》 聂 勇，樊恒辉，王中妮，贺志强


若您希望了解美国的ASTM规范《ASTM D 6528-00 Consolidated Undrained Direct Simple Shear Testing of Cohesive Soils》，请联系小编！






方向动态循环单剪实验系统 (VDDCSS)更多信息



VDDCSS提供了一种测试土样的系统，可能会经历随时间改变方向的荷载。这包括各种海上基础设施，如风力发电场和石油钻机。

VDDCSS还可以模拟在一个方向上偏移并在另一个方向上加荷的情况。其中一个例子就是近场地震运动。


主要特点及优点：





可进行的实验:

荷载或应变下的样品循环载荷，循环简单剪切，轴向应力动态循环，K0（K-Zero）实验，压密/固结实验，准静态（低速/蠕变）测试，简单剪切，循环测试，步进加载，轴向压缩，可变直接简单剪切，荷载载控制（动态），荷载控制（静态），最大剪切模量，静态位移，静载荷和恒定正常刚度。


动态简单剪切和动态变方向直接简单剪切



带侧限压力测试

可以购买替换的系统VDDCSS-CP，以便能够对测试样本施加围压和反压。这允许样品进行反压饱和，在简单剪切试验期间直接记录超孔隙水压力。

VDDCSS-CP可以使用GDS气动控制器（GDSPPC）施加高达1 MPa的围压，直径最大100 mm的样品可用于测试。




升级选项:

弯曲元实验系统


可以升级VDDCSS来进行P和S波形弯曲元测试













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