黄土的动扭剪震陷特性试验研究

原状结构性黄土具有显著的动力易损性。地震作用下黄土的骨架结构遭到破坏,使得土骨架结构的颗粒重新排列而变得致密,土的架空孔隙结构塌陷,孔隙体积减小,宏观上表现为黄土产生震陷变形。通过西安原状黄土在不同含水率、不同固结围压条件下的动扭剪试验,表明不同含水率筒状黄土试样的轴向变形非线性累积增长,径向和环向变形近似等于零。测试分析了黄土在动扭剪过程中孔隙结构塌陷的累积体应变表征震陷性的震陷系数,以及动剪应力幅值、振次、含水率及固结围压对黄土震陷系数的影响。揭示黄土的震陷系数随动剪应力幅值、循环振次、固结围压和含水率的增大而增加,建立了黄土震陷系数与动剪应力、振次、固结围压和含水率之间的关系式,提出了黄土震陷变形预测的一种途径。     

黄土丘陵区边坡动力响应及震陷变形分析方法

黄土丘陵区易发生震陷型边坡失稳。通过动力离心模型试验和有限差分非线性动力分析方法研究地震时黄土边坡的动力响应及变形机制,探究了地震作用下概化黄土边坡的加速度及位移响应,提出了基于动单剪试验条件下黄土震陷系数经验公式及黄土场地震陷量估算方法,并应用于黄土边坡震陷变形计算。结果表明：黄土边坡对地震荷载具有放大效应,加速度放大系数沿高程呈非线性增大,且坡面动力放大效应大于坡体内部;边坡的震陷量与土层厚度关系密切,土层震陷系数随高程呈对数式增加;地震作用下黄土边坡的破坏形式是水平滑移变形与竖向震陷变形双向耦合的结果,震陷变形表现显著,边坡向临空面滑动,坡顶张拉裂隙和坡面错位裂隙大量发育,震陷沉降不均导致坡面形成错位阶梯。     

剪切波速在黄土震陷性评价中的应用研究

根据黄土动力学试验及原位波速测试资料,探讨了黄土震陷性及其与剪切波速的关系;给出了兰州地区黄土剪切波速和震陷性的统计公式：提出了简单速判别黄土震陷性物理指标和利用剪切波预测黄土场地上震陷量的方法。并对永登地震黄土震陷进行了实例计算,结果表明,黄土的含水量和剪切波速与其震陷性密切相关,可作为黄土震线性判别的初步指标;经含水量归一化处理后黄土的震陷量与其剪切波速及试验动应力之间的关系极为密切。可用于黄土场地上震陷性的判别与震陷预测计算。     

剪切波速预测黄土场地震陷量的方法*

 根据黄土动力学试验及原位波速测试资料,给出了兰州地区黄土剪切波速和震陷性的统计关系,提出了利用土层剪切波速预测黄土场地上震陷量的方法,并对黄土场地在不同地震强度下的震陷量和永登地震黄土震陷进行了实例计算,结果表明,经含水量归一化处理后黄土的震陷量与其剪切波速及试验动应力之间的关系极为密切,可用于黄土场地上的震陷预测计算。     

基于含水率变化的黄土场地震陷评价预测

含水率变化对黄土的震陷特性有着重要影响,其影响变化规律对黄土场地震陷的评价和预测工作具有重要意义。通过开展一系列不同含水率条件下原状黄土的动三轴试验,分析了含水率变化对黄土震陷的影响变化规律,并借此给出采样黄土场地震陷性的评价结果和不同含水率条件下的震陷性预测结果。研究表明:震陷系数随动应力和土样含水率增加而增大,震陷临界动应力随含水率的增加而减小;不同性状黄土震陷性质差别较大,该场地土含水率≤5%时,在VII,VIII度地震作用下基本不发生震陷;含水率5%以后,在VIII度地震作用下将产生震陷灾害。     

对震陷性黄土地基的研究

针对当前西北地区的震陷性黄土地基进行具体的逻辑分析,分析了震陷性的危害,再根据当前所常用的一些处理方法,对震陷性黄土地基进行具体的、多方面的研究、分析,提出了一些可行性措施和具体设计方法,对震陷性黄土地基的处理研究起到了推动作用。     

黄土湿陷变形及微观结构特征研究

以山西某场地的马兰黄土、离石黄土为研究对象,通过室内高压固结试验、电镜扫描等手段对黄土湿陷变形及微观结构特征随压力的变化关系进行了研究,探讨了黄土各种孔隙在不同压力下对黄土湿陷变形的贡献量,解释了黄土湿陷变形随压力而变化的内在结构因素是结构孔隙与结构骨架形式,不同时代黄土的内部结构特征决定其湿陷变形的特征。     

强夯黄土地基震陷性离心试验研究

为了对强夯黄土地基震陷性进行较为直观合理的分析,基于离心模型试验定量评价了强夯黄土地基抗震性能。试验结果表明:黄土地基含水率是影响强夯处理效果的重要因素,水平层强夯程度所存在的差异性对黄土地基的震陷量的影响不是很明显,强夯法处理黄土地基在有效深度范围内可以完全消除黄土地基的震陷性。     

增减湿黄土压缩与湿陷变形特征的探讨

通过湿陷性黄土变含水量情况下的室内压缩试验和分别采用单线法和双线法做的浸水湿陷试验，结合试验曲线分析了湿陷性黄土随含水量变化的特征，总结出黄土的压缩变形与湿陷变形随饱和度以及压力变化的规律，借以描述湿陷性黄土在增减湿过程的湿陷与压缩变形性状以及不同应力路径对黄土变形特性的影响。     

爆破模拟地震动条件下黄土场地震陷研究

通过现场爆破试验,对地震动诱发条件下黄土场地震陷的监测结果进行模拟,分析爆破模拟地震动导致的黄土场地震陷的分布、发展特征及其影响因素.监测期间,试坑内黄土震陷量最大值达33 mm,试坑周围场地黄土震陷量最大值为26 mm.受地貌因素等制约,试验场地的黄土震陷具有自南向北逐渐衰减的特征.研究结果表明,微差爆破后,试验场地震陷量即接近监测完结时黄土震陷量的50%.这说明,爆破模拟地震动能使黄土场地发生震陷,黄土震陷在爆破能量传播时会快速累积,而在爆破之后,场地土体还将经历一个相对缓慢的沉降过程.该试验对地震动作用下黄土场地震陷基本特征的研究和对室内试验与现场监测获得的震陷性之间差异的理解具有一定的指导意义;同时也可丰富经验性爆破地震动强度设计的理论.     

黄土显微结构特征与震陷性

黄土的动力学性质与其微观结构有着密切的关系,而黄土显微结构特征因生成地质环境和应力历史的不同有较大差别,其中,架空孔隙的大小,颗粒粒径分布,颗粒类别均是黄土产生残余应变的主要内因,它们直接影响到黄土结构的力学稳定性。本文基于西安、宝鸡、山西、兰州、通渭、永登、会宁等地黄土的电镜照片,用图像处理软件获取相关参数,并将其与震陷系数进行对比分析研究,结果发现,架空孔隙面积,粒径偏斜度和粒径分布峰值与黄土震陷系数具有较好的相关性。为此,作者将架空孔隙面积与粒径偏斜度之和定义为表征黄土震陷性大小的“微结构特征参数”。进而结合对不同地区黄土孔隙排列方式、颗粒特点及其胶结程度等的分析,按照震陷性强弱提出了较为简单的黄土微结构分类方法。     

爆破场地黄土震陷空间分布特征研究

黄土震陷是广大黄土地区在进行工程建设时避免不了的一种主要地震灾害。许多年来,黄土震陷研究是以室内试验为主要手段,天然地震黄土震陷现象的例证与现场试验的研究较为罕见。在典型震陷性黄土场地通过爆破方法模拟实际地震动的现场试验能够直观地了解黄土震陷发生的真实过程和分布特征和影响因素。试验结果表明,较强的地震动可以诱发黄土震陷的发生;场地内黄土震陷的最大量值可达33 mm,最小值约为13 mm;通过分析场地内黄土震陷分布特征和地震动强度分布特征可知,地震动强度与频谱H/V值是影响黄土震陷的决定性因素,地形也对震陷分布具有一定的影响;因为离爆破点较近,场地下部土层沉降贡献率大于上部土层。     

黄土震陷性的微观结构量化分析

基于数字扫描电镜获得的微观架空孔隙面积量化数据,结合相关原理,建立黄土震陷系数计算公式。通过对兰州、西安等地黄土的动三轴试验、微结构扫描电镜测试、试验与计算震陷系数的对比分析,论证对该公式所用主要参数——架空孔隙面积通过量化处理获取的可行性和公式的合理性与适用范围;通过对基于微观架空孔隙面积量化数据的黄土震陷系数计算公式的数学分析,提出黄土震陷过程中应力–应变发展的5个阶段,并从微观结构给出相应的物理解释,即认为黄土震陷是由于不同大小的架空孔隙不断破坏而导致的多个突变过程的最终宏观结果。     

强夯处理后黄土地基的动力特性与抗震性能*

 黄土不仅具有湿陷性,而且具有很高的地震易损性。本文通过强夯处理后黄土地基的动力本构模型、弹性模量、阻尼比、震陷性和液化势的试验研究以及波速和地脉动测试,定量评价了强夯处理对黄土地基抗震性能改善的效果,在此基础上,提出了将黄土地基震陷性与湿陷性进行一次性施工处理的技术标准。     

黄土地区震陷时桩土相互作用探析

地震灾害是自然灾害中较为严重的一种,尤其是对广大的黄土地区。笔者通过ANSYS软件对黄土地区地震时的桩—土相互作用和黄土地区震陷时的桩—土相互作用分别进行了研究,对两者进行比较后得出以下结论:在考虑了震陷时桩的应力和变形有所增大,桩间土体、桩下土体和桩周土体的应力都相应的增大。     

地震作用下黄土边坡震陷破坏的动力离心模型试验研究

为研究黄土边坡地震动响应机制,以兰州地区典型边坡为原型,设计并完成了几何比尺1∶20的原状黄土边坡动力离心模型试验。系统地研究了黄土边坡的地震动力响应特性、黄土边坡的稳定性和震陷变形规律。表明黄土边坡的加速度放大效应随坡高呈非线性增大变化,且在坡体顶部到达最大;边坡坡面的动力放大效应大于坡体内的动力放大效应;边坡断面内坡肩下动力放大效应大于坡中下动力放大效应。强震作用下黄土边坡破坏形式表现为坡顶有明显的震陷下沉,坡顶、坡肩及坡面出现大量的震动裂隙。由于坡肩及破面震陷变形,以及坡体内震动裂缝发展,边坡中下部坡面出现挤出、隆起变形,并向临空面方向产生移动。坡体内震动裂缝发展形成了潜在滑移面,为边坡产生整体滑移提供了条件。     

黄土地区地铁开挖引起地表沉降试验分析

 城市修建地铁所引起的地表沉降已经成为重要的研究课题，为合理评价黄土地区不同施工方法对城市地铁开挖引起地表沉降的影响，依托西安地铁修建工程实际，对在黄土地层中开挖地铁隧道引起的地表沉降进行离心模型试验，模型试验比率为1∶60，模型箱尺寸为700 mm×500 mm×360 mm，试验对正台阶法、全断面法、双侧壁导坑法和中隔壁法4种不同的城市地铁施工方法的试验结果进行对比分析；结果表明，黄土地区地层开挖地铁隧道所引起的地表沉降以主固结沉降为主，全断面法是控制黄土地质地表沉降最有效的方法，试验结果为黄土地区城市地铁设计施工提供了可靠依据。     

黄土概率震陷灾害分析

根据条件概率理论,提出了一种估计黄土震陷危害程度的概率方法。此方法考虑了地震和岩土的不确定性,所建概率模型简单、实用,并为震陷的概率评价方法的发展做出了初步的探讨。     

黄土动力学研究进展与前缘科学问题

通过分析黄土动力学的研究进展,概括已有研究的切入点和存在的问题,结合黄土动力学向定量化和理论化发展的需求,提出关键的前缘科学问题。分析结果表明,饱和黄土液化与非饱和黄土震陷的客观存在性和危害性不容质疑;现有的相关工作,基本以动三轴试验为基础,研究切入点集中于土体物性参量、微观结构特征和动荷载类型等因素的影响分析之上,在引入黄土动力问题的物理过程和力学机制方面普遍欠缺,定量化乃至理论化仍嫌偏弱。未来的研究中,定量描述动荷载的加载效应、基于固水气微观作用的黄土动力响应机制、黄土固相动力响应与其宏观强度的定量关系、地震与降雨对黄土体动力响应的耦合影响、黄土体动力灾害风险的概率性评价等,应是值得关注的科学问题。