尺寸效应对砂砾料孔压规律的影响试验研究

随着土石坝工程中砂砾料在地震中大量液化现象的出现,饱和砂砾料液化问题的研究逐渐引起重视。但由于试验设备及费用的限制,在进行动三轴试验时多把砂砾料中的大颗粒剔除,使得试验结果与实际砂砾料的性质存在较大的差距。通过对直径分别为d=3.91 cm、d=6.18 cm和d=10.0 cm的试样进行动三轴试验,分析对比了不同直径砂砾料的孔压规律。结果表明,尺寸效应对于砂砾料的孔压规律影响较大,工程实际当中必须考虑尺寸效应对孔压规律的影响。     

小浪底向北京应急供水工程地震液化问题评价

黄河滩地饱和砂土和砂性地基的震动液化问题是影响小浪底向北京应急供水工程的主要地质问题,结合工程特性及本地区地层土的颗粒组成特征,对黄河滩地基土地震液化可能性进行判别,结果在地震烈度Ⅶ度、黄河滩地自然水位条件下,基本不发生地震液化.     

爆炸引起饱和砂孔压变化规律的室内试验研究

介绍了以雷管作为爆炸动力源,多孔装药爆炸法密实饱和砂的模型试验,实测了饱和砂土体在依次循环爆炸荷载作用下孔隙水压力的增长与消散过程,分析了孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,孔隙水压力的增长与消散在沿深度及径向方向上的变化规律具有独特性。同时,对爆炸荷载在饱和砂土体内所引起的液化范围进行了分析,所得结论可为爆炸法处理饱和粉细砂地基的工程设计与理论研究提供参考。     

饱和黏性土坡的地震稳定状态研究

通过对无限边坡的拟静态平衡分析,探讨了动孔压对饱和黏性土无限边坡的地震稳定状态的影响.分析表明,地震时孔隙水压累积导致的抗剪强度衰减会导致边坡发生永久变形,甚至导致整体滑动破坏,对某些黏性土也可因液化而发生流滑破坏.引入一个黏聚力界限值来区别此类边坡的最终破坏模式,以及两个界限动孔压比值来评价抗剪强度衰减对其破坏机制的影响.最后给出了此类边坡稳定状态的判别图,并建议了分析步骤.     

往返荷载作用下非饱和砂性土的液化强度和孔压规律

使用电磁式动三轴仪对江油电厂粉煤灰进行了结返荷载下液化强度和孔压变化规律的试验研究．由不同制样方法得试样的Ｓｋｃｍｐｔｏｎ孔压系数Ｂ＝０．０５７～１．０．试验结果表明，在试验Ｂ值变化范围内，液化强度相差１倍多．孔压随Ｂ值减小升速率减慢．累积孔压也相应减小．当Ｂ减小到某一围内时，试样不再发生液化。同结主应力比Ｋｅ对液化强度和孔压变化也有较大影响．对孔压变化规律使用双曲线函数拟合得很好，便于应用和计算．     

碎石桩加固液化砂土孔隙水压力变化

通过振动台对未加固与碎石桩加固的液化砂土的宏观表现及孔隙水压力曲线、孔压比曲线比较,得到碎石桩加固液化地基土不仅有挤密增强土体抗液化效果,而且随着排水,土体强度也在逐渐增强.说明工程实际中碎石桩加固液化土只考虑挤密过于保守.     

黄河山坪电站船闸地基渗控措施优化

建立黄河山坪电站船闸地基的有限元模型,采用有限单元法研究三维渗流场,对计算得到的水头、扬压力、渗透坡降以及渗透体积力等进行分析.针对防渗墙的防渗作用,讨论墙厚及墙体嵌入基岩深度的敏感性,为防渗墙优化设计提供参考.结果表明:设置防渗墙后,有效地降低了闸底板的扬压力,提高了地基的渗透稳定性;墙厚的变化,对墙体的渗透坡降有较大影响;墙底基岩的渗透坡降随墙体嵌入深度的增大而减小;设计院采用的防渗墙厚度60cm、嵌入基岩深度1m的方案是合理且经济的.此外,通过三维渗流场分析得到的渗透体积力,可为进一步研究地基应力、沉降变形、抗滑稳定以及在地震作用下含泥粉细砂可能发生的震动液化提供渗流荷载依据.     

饱和软黏土不同固结程度下的抗剪强度特性研究

为了研究饱和软黏土在不同固结度下的抗剪强度特性,利用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪开展饱和软黏土不同固结程度下的三轴剪切试验研究,对不同围压下不同固结度对土体孔压增量和抗剪强度的影响进行了分析。结果表明:在部分固结不排水剪切试验中,试样的剪前固结程度越低、剪前孔压越大,则剪切引起的孔压增量越小,但总孔压却是越大,不排水强度低。通过归一化,得到了孔压增量和固结度之间的相关关系。     

近断层滑冲效应脉冲地震动对场地液化的影响

利用开源有限元平台OpenSees,建立一个20 m长的土柱模拟自由场地的地震响应.通过分析近断层滑冲效应脉冲地震动作用下场地产生的变形、应力,结合其地震动持时,衡量滑冲效应脉冲地震动对场地液化的影响.研究表明,滑冲效应脉冲地震动由于其独特的脉冲特性,较无脉冲地震动使土柱产生更大的孔隙水压力比、循环应力比,相应的等效循环周数值也较大,这三方面共同增大了场地发生液化的可能性.滑冲效应脉冲地震动产生的高孔压持续时间较短,使液化后的变形量较小.     

饱和砂土场地在小震下的响应

水平场地地震响应分析是岩土地震工程实践中最重要的问题之一.深圳近年多次经历外围地震引起的小振动,因而研究场地在小震作用下的响应有特殊意义.利用香港科技大学离心机及双向振动台,进行饱和砂土场地的动力模型试验.观测模型在原型峰值加速度为0.07g的小震作用下,加速度、侧向位移、竖向沉降及超静孔压等方面的响应.发现在地震过程中,土体变形较小,超静孔压比也小于0.5,但超静孔压的变化使场地固有频率靠近输入地震波的频率,加速度的放大系数最大可达到3.67.分析结果表明,小震作用下场地虽不大可能发生液化,但在特定情况下,仍可能对上部结构造成破坏.     

SICP方法加固饱和砂土提高抗液化能力的动三轴试验研究

在地震作用下,饱和砂土地基易达到液化状态,从而形成安全隐患。以标准砂为材料进行大豆脲酶诱导碳酸钙沉积（SICP）的胶结固化,对30%、40%和50%相对密实度下的中密砂分别做1~3次处理,进行不同循环剪应力与有效固结围压比值下的动三轴试验。通过分析动应变、超孔隙水压力、动循环次数,对SICP方法处理饱和砂土的抗液化效果进行评价。结果表明：试样的孔压与应变发展都呈现出分阶段增长的特点,孔压在加载瞬间会急剧增长到一定水平,而后伴随塑性应变以稳定的速率增长,直至破坏。SICP方法处理饱和砂土能有效增强砂土的抗液化能力,减缓超孔隙水压力的增长速度,且处理次数越多,密实度越高,抗液化效果越好。     

2.5D有限元分析列车荷载引起非饱和土地面振动

为研究高速列车荷载引起非饱和土地面振动,将地基视为三相介质,开发非饱和地基2.5维有限单元方法.用Euler梁模型模拟轨道系统,对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到时域-空间域结果,通过数值分析考察车速和路基饱和度对地面振动及超静孔隙水压力影响.结果表明:车速较低时,路基从近饱和到完全饱和轨道中心处地面竖向振动位移幅值显著增加;同一速度下非饱和路面加速度幅值大于饱和路面,其地面振动位移和加速度随时间更快衰减.同一车速下距轨道中心8 m处非饱和路基地面振动加速度峰值远大于饱和路基,车速超过300 km/h后两者地面振动位移幅值趋于相等.近轨道处地面振动幅值快速衰减,远轨道处衰减变慢.轨道中心下超静孔隙水压力分布深度为地表下0～4.5 m,最大峰值约在1.8 m,且随路基饱和度降低显著减少.     

可液化土层对地下结构地震影响的振动台试验

针对目前地铁区间隧道建设中常见的单层双跨断面形式结构,开展结构整体位于可液化土层、结构底部存在可液化土层、结构位于非液化土层3组振动台试验,分析地基土加速度、孔隙水压力和结构位移之间的关系. 结果表明,地基土加速度放大系数沿埋深受地震动、地震动峰值、场地的影响展现出不同的变化规律;紧邻结构两侧位置处土体不易液化;结构底部0~45度范围内土体容易液化;液化程度最严重区域分布在结构水平两侧一定距离处和结构底部两侧位置;超孔压比数值分布大小同地震波自身Arias强度有很好的对应关系.     

日本地震砂土液化破坏案例及抗液化处置措施

砂土液化是地震灾害的主要形式之一。在振动作用下,饱和的松散粉、细砂土中孔隙水压力急剧增大,当有效应力降为零时砂土颗粒处于悬浮状态,即发生砂土液化。砂土液化可引起地基强度丧失,从而加重建筑物破坏程度,使重要运输生命线瘫痪,造成巨大经济损失和人员伤亡。本文梳理了砂土液化的历史文献记录,阐述了砂土液化产生的机制,概述了砂土液化造成的各种破坏,并介绍了日本判别砂土液化的最新方法、抗液化处置措施及一些成功案例,以期为砂土液化研究及抗液化处置措施的改进提供有益参考。     

Deduction and experimental investigation of constitutive relation of liquefaction of saturated sand

According to the existing problems of liquefaction models of saturated sand that were put forward under dynamic action, on the basis of Handin-Drnevich model, a new calculating model of the dynamic constitutive relation of saturated sand was put forward. The model was based on the basic hypothesis of instantaneous limit balance according to the basic principle that the stress estate is the destroyed condition was not overstepped. The calculated method of increment nonlinear was referenced and combined with the excellence of the model of distributed particles. The process of vibrating liquefaction of saturated sand was divided into some areas. And the phenomena of shearing dilatation and unloading shrink of saturated sand were considered. On above basic a new calculating constitutive relation model was proposed. There are a few parameters in the model. The physical means of the parameters are very evident and quantized. They could be obtained from the dynamic triaxial test in door. The model was contrasted and validated with the results of the dynamic triaxial test in door. The comparison of the results of the dynamic triaxial test in door and the calculating results of the model indicates that all sorts of phenomenon appearing in the process of liquefaction of saturated sand could be more perfectly reflected by the model. Especially at the initial stage of development of pore water pressure and strain of saturated sand, the results of the dynamic triaxial test in door are consistent with the calculated results of the model very much. But there is some difference between the results at the anaphase of development of pore water pressure and strain. On the path of stress, the calculating and experimenting ultimate state surfaces are almost identical.     

不排水桩准饱和复合地基的固结特性

自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小;含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。     

Intensity measures for seismic liquefaction hazard evaluation of sloping site

This work investigates the correlation between a large number of widely used ground motion intensity measures(IMs) and the corresponding liquefaction potential of a soil deposit during earthquake loading. In order to accomplish this purpose the seismic responses of 32 sloping liquefiable site models consisting of layered cohesionless soil were subjected to 139 earthquake ground motions. Two sets of ground motions, consisting of 80 ordinary records and 59 pulse-like near-fault records are used in the dynamic analyses. The liquefaction potential of the site is expressed in terms of the the mean pore pressure ratio, the maximum ground settlement, the maximum ground horizontal displacement and the maximum ground horizontal acceleration. For each individual accelerogram, the values of the aforementioned liquefaction potential measures are determined. Then, the correlation between the liquefaction potential measures and the IMs is evaluated. The results reveal that the velocity spectrum intensity(VSI) shows the strongest correlation with the liquefaction potential of sloping site. VSI is also proven to be a sufficient intensity measure with respect to earthquake magnitude and source-to-site distance, and has a good predictability, thus making it a prime candidate for the seismic liquefaction hazard evaluation.