基于CPTU测试的港珠澳大桥砂土液化评价方法研究

地震液化是引起地基失稳和上部结构损害的直接原因之一,因此,液化评价是土工抗震勘察中的重要内容。以港珠澳大桥岛隧工程为例,通过CPTU数据与标准贯入试验、剪切波速试验结果分析比较,一方面建立了可靠的CPTU数据与SPT、剪切波速的相关关系;另一方面利用CPTU液化判别方法,对岛隧砂土液化势进行了评估,并与SPT、剪切波速判别液化结果进行对比验证,得出基于CPTU液化判别法具有一定优势。研究结果可为类似重要工程勘察提供参考依据。     

砂砾土液化的剪切波速判别方法

 剪切波速也正逐步成为土层液化判别的基本指标之一,但采用现场波速资料得到的砂砾土液化判别方法尚较少见。针对2008年汶川8.0级地震显著的砂砾土液化现象,获取45个场地剪切波速结构,以此提出基于剪切波速的砂砾土液化判别方法;构建相应模型和计算公式,并分析现有2种典型砂土液化剪切波速判别方法对砂砾土的适用性。提出的砂砾土液化剪切波速判别方法由初判和复判组成,初判包括地质年代、埋藏条件和含砾量3个条件;复判模型则由地震烈度、剪切波速基准值、地下水位、砂砾土埋深和和含砾量等5个参数构成,并分别采用归一化方法和优化方法推导出剪切波速基准值以及地下水位和砂砾土埋深的影响系数。砂砾土与砂土属不同土类,相同波速值下二者密实程度不同,现有砂土液化剪切波速判别方法对砂砾土不适用,给出的判别结果明显偏于危险。获取的砂砾土液化资料扩充现有液化数据库内容,提出的砂砾土液化剪切波速判别方法简单明了,回判成功率高,可为工程应用及规范修订提供参考。     

利用剪切波速进行地震液化判别浅析

当前场地液化判别主要采用标准贯入试验进行,但该方法的成果可靠性相对较差,结合北京地铁新机场线某工点勘察成果,对该地区地基土剪切波速与地震液化的关系进行了简要的分析与判别。结果证明剪切波速可用于该地区地震液化判别。     

徐州市棠张镇铁路路基液化性能研究

依据已有的孔压增长模型和动三轴试验参数，采用有限单元法，对徐州市棠张镇铁路路基可液化场地进行了地震反应分析。按孔压比和最大往返剪切作用面上的动翦应力比较法划分了饱和粉土层的液化区域，并结合标准贯入试验判别结果、剪切波速判别结果以及Seed-Idriss简化法判别结果，对该场地粉土层的液化性能做出了综合评价。     

土壤液化势的剪切波速判别法

<正> 一、前言剪切波速V_s在我国地震工程和岩土工程中的应用日益普遍,如判别砂性土的液化势等,但这种方法在国际上尚未得到统一的认识。某些学者认为,不可直接用V_s预测砂土的液化势,而只能用间接的方法进行.其根据是,在试验室内得不到单一的地震应力比与剪切波速的关系,这种关系与砂土的类型有关。笔者对这些试验结果曾进行了仔细研究,指出这些试验存在的问题和得不到合理结果的原因,同时提出了合理的试验方法,得到了地震应力比与V_s之间的单一定量关系,从而验证了用V_s预测砂性土液化势的物理基础.     

适于不同深度土层液化的剪切波速判别公式

剪切波速测试是工程上常用的现场技术,正逐步成为液化判别方法的基本指标之一。利用早期的Andrus数据库对中国《岩土工程勘察规范》方法和Andrus方法进行检验,发现了二者存在的问题。提出了双曲线形式的剪切波速判别模型和公式。采用新的Kayen数据库对三者进行了对比检验,并讨论了提高判别精度的可能性和方式。结果表明:中国现行的《岩土工程勘察规范》中剪切波速判别液化方法,无论对浅层还是深层土,判别结果均严重保守,甚至会把十分密实的砂土判成液化,十分不合理;国际上应用广泛的Andrus方法对浅层土判别结果过于保守,对深层土判别成功率可以接受,但其临界剪切波速曲线在深处存在回弯的不合理现象;所提出的双曲线液化判别模型和公式,能够深浅兼顾,无论对浅层还是深层土都能给出较好的判别结果,克服了中国规范方法和Andrus方法的弊端,且形式简单便于工程应用;采用剪切波速进行液化判别时,应采取多次测试,以降低数据离散性,提高判别的准确性。     

剪切波速-相对密度联合试验与经验公式验证

汶川Ms8.0地震发生的数百公里大规模砾性土液化震害,引起了国内外学者对剪切波速液化判别技术适用性的高度重视。为合理评价波速测试手段应用于高含砾量、宽级配粗粒土液化判别的可靠性,发挥该技术在室内外土动力参数关联方面的独有优势,以相对密度与抗液化强度相关性为基础,通过自主研制大型波速量测系统,开展饱和砂土与砾性土剪切波速-相对密度联合室内试验,分析砾性土相对密度与波速指标内在关联性,对已有经验公式进行验证。研究结果表明:砾性土波速与相对密度呈良好线性关系,颗粒组排结构的不同是导致砾性土与砂土整体波速差异及数据离散度差别的主要原因;砾性土剪切波速对孔隙比变化灵敏度高于角砾砂,所提修正经验公式更适于描述砾性土波速随相对密度变化关系。     

动态三轴试验确定砂土抗液化强度

结合压电陶瓷弯曲元动测技术 ,对杭州砂进行控制剪切波速的动三轴试验 ,验证了砂土抗液化强度与弹性剪切模量间的相关性。试验结果表明 ,土体抗液化强度与其剪切模量的平方成线性关系 ,这使得结合剪切波速测试的动三轴试验研究土体液化更为简单、有效。根据研究实例 ,提出了进行液化判别的一般步骤 ,与常规方法比较后说明该方法的合理性和优越性     

基督城易液化场地震后小应变剪切刚度演化规律研究

饱和砂土场地的剪切刚度在强震扰动(如液化)后会发生显著下降并随时间逐渐恢复,因此基于震后调查获得的原位测试指标(如剪切波速)与震前原状土的相应指标之间存在差异,根据液化实例调查和原位测试指标建立的砂土抗液化强度评价方法存在系统误差。为定量评价这种差异并提出合理的修正方法,对新西兰基督城的REHS强震台站在2010年至2011年间的若干强震记录进行水平与竖向谱比(HVSR)分析,获得了该台站所在的易液化场地在地震前后小应变剪切刚度随时间的发展规律,发现场地平均刚度在震后瞬时显著下降后呈对数形式增长,恢复至相对稳定状态需要1～2周时间,而且在很长的一段时间内该刚度值均小于震前值。在此基础上,提出了综合考虑主固结和次固结作用的震后饱和砂土小应变刚度计算模型,并合理预测了REHS台站场地震后刚度随时间的恢复过程。该计算模型为将震后原位测试指标修正到对应于震前原状土的测试值提供了一种可行的手段,有助于提高当前基于液化实例调查的地震液化简化判别方法的可靠性。     

海洋工程勘察中评价砂土液化势的方法研究

浅层饱和砂土液化势的判别是场址地震效应评价的重要内容,海洋地质条件相比陆地更加复杂,如何准确评价海底浅层砂土液化势是目前的一个技术难点。本文简要介绍了海洋工程勘察中砂土液化势的评价方法,包括“试验法”和“CPT资料分析法”。其中试验法包括“动三轴法”和“DSS法”,CPT资料分析法包括“Robertson法”和“Olsen法”。以南海两个场址为例,对海底浅层砂土进行了液化势分析,不同方法得出的判别结果基本一致,但判别结果中仍存在一些差异。通过分析这些差异产生的原因,总结了各种方法的适用性与局限性。研究结果表明,在地质条件简单的区域,可以直接利用CPT测试结果对砂土液化势进行判别,但在地质条件复杂的区域,应使用多种方法来综合考虑。     

A simple method for evaluating liquefaction potential from shear wave velocity

The simplified procedure using shear wave velocity measurements is increasingly used to evaluate the seismic liquefaction potential of soils. This procedure is based on finding the boundary separating the liquefaction and non-liquefaction cases through the analysis of liquefaction case histories, following the general format of the Seed-Idriss simplified procedure based on standard penetration test (SPT) data. It is noted that many assumptions have been made in the simplified procedure. This paper develops a simple method for evaluating the liquefaction potential of soils from shear wave velocity by using the optimum seeking method to directly analyze the liquefaction history data and quantify the influence of major factors affecting the liquefactions potential of soils. The factors considered are the earthquake magnitude, the vertical effective overburden stress, the shear wave velocity, the peak acceleration at the ground surface of the site, and the fines content of the soil. The most important factor has been identified as the shear wave velocity. The developed method uses the measured data directly and in a very simple way. Neither stress-correction of shear wave velocity nor calculation of cyclic shear stress as in the simplified procedure is required. Comparisons indicate that the developed simple method has a higher success rate for evaluating liquefaction potential of soils than the simplified procedure. A case study is presented to illustrate the application of the developed simple method and further confirms its accuracy.     

A simple method for evaluating liquefaction potential from shear wave velocity

The simplified procedure using shear wave velocity measurements is increasingly used to evaluate the seismic liquefaction potential of soils. This procedure is based on finding the boundary separating the liquefaction and non-liquefaction cases through the analysis of liquefaction case histories, following the general format of the Seed-Idriss simplified procedure based on standard penetration test (SPT) data. It is noted that many assumptions have been made in the simplified procedure. This paper develops a simple method for evaluating the liquefaction potential of soils from shear wave velocity by using the optimum seeking method to directly analyze the liquefaction history data and quantify the influence of major factors affecting the liquefactions potential of soils. The factors considered are the earthquake magnitude, the vertical effective overburden stress, the shear wave velocity, the peak acceleration at the ground surface of the site, and the fines content of the soil. The most important factor has been identified as the shear wave velocity. The developed method uses the measured data directly and in a very simple way. Neither stress-correction of shear wave velocity nor calculation of cyclic shear stress as in the simplified procedure is required. Comparisons indicate that the developed simple method has a higher success rate for evaluating liquefaction potential of soils than the simplified procedure. A case study is presented to illustrate the application of the developed simple method and further confirms its accuracy.     

控制试样初始剪切模量的动三轴液化试验

研制了压电陶瓷弯曲元-动三轴试验系统 ,解决了三轴仪内饱和试样的剪切波速测量问题 ,并阐述了其原理。在此基础上 ,通过先期振动控制重塑试样的初始剪切模量 ,并通过不排水应变控制循环三轴试验研究了钱塘江饱和粉土和粉砂的液化性质。     

饱和砂土的剪切波速与抗液化强度相关性研究

依据扭剪振动原理,开发出剪切波速与振动三轴联合试验装置。进而针对取自20 多个工程场地、埋深在20 m 以内的12种大量原状砂土,分析了同一类土、在同一固结压力作用下,原状与重塑土样抗液化强度与其初始剪切波速之间的相关性。结果表明,当判别液化的应变标准不超过6%时,土的抗液化强度与其初始剪切波速之间存在良好的对应关系。当应变破坏标准超过6%,土的初始剪切波速与抗液化强度之间不具备唯一对应关系。     

相同剪切波速的原状与重塑饱和松散粉土的抗液化强度

采用剪切波速与振动三轴联合试验装置,研究了具有松散结构的原状和重塑饱和粉土抗液化强度之间的相关性。结果表明,具有松散结构的原状与重塑饱和土样的振动应变随振动次数的变化趋势是一致的。如果把重塑饱和土样的初始剪切波速恢复到原状饱和土样的初始剪切波速,重塑土样的抗液化强度也被恢复到原状土样的抗液化强度。此时,原状与重塑土样的抗液化强度与抗液化强度曲线之间的相关系数大于0.89,而且这种良好的相关性与确定破坏振次的液化判别标准无关。这里的研究结果支持饱和松散试验土样的初始剪切波速可以作为控制其抗液化强度的一个关键参数。     

A comparative study between simplified and nonlinear dynamic methods for estimating liquefaction potential

This paper estimated the liquefaction potential of a saturated soil deposit subjected to a horizontal seismic excitation at its base using the total stress approach.A comparative analysis between the simplified and the nonlinear dynamic methods was used to verify to what extent the simplified method could be reliable.In order to generalise the reliability of the simplified method for any value of the maximum acceleration for the used earthquakes,a correction for the maximum acceleration less than 0.3 g was proposed based on the comparison of safety factor values determined by the dynamic method illustrated by the equivalent linear model with lumped masses and the simplified method for a given profile of soil subjected to 38 earthquakes.The nonlinear behaviour of soil was represented by two hyperbolic models:Hardin and Drnevich,and Masing.To determine the cyclic resistance ratio(CRR),the cone penetration test(CPT) based method,the standard penetration test(SPT) based method,and the shear wave velocity based method were used.The safety factor was calculated as the ratio of CRR/CSR,where CSR represents the cyclic stress ratio.The results of the proposed correction have given smaller values of the safety factor compared to the nonlinear dynamic methods for the maximum acceleration less than 0.3 g.In other words,by considering this correction,the most unfavourable case is always given by the modified simplified method.     

尾矿坝液化判别简化方法研究

在现有尾矿坝液化判别研究成果的基础上,提出利用尾矿坝在不同深度和不同沉积滩距离处的放大系数和折减系数来计算动剪应力的方法。该方法可以考虑尾矿坝坝体的刚度和距离对液化特性的影响。结合大量的现场标贯试验和室内动三轴试验,研究细粒含量对尾矿材料液化特性的影响,并提出细粒含量对尾矿材料液化特性影响的修正公式。通过考虑上覆有效应力、钻孔直径、钻杆长度、落锤条件以及细粒含量等影响因素,对尾矿材料的抗液化强度进行修正。结合抗液化安全系数的概念,比较动剪应力和抗液化强度,判别尾矿材料的液化程度。使用Visual Fortran语言,编制与提出的尾矿坝液化判别方法相应的液化判别程序,便于该方法在尾矿坝液化判别方面的推广和应用。