地震液化饱和砂土层内部超静孔压理论分析

本文利用土力学、土动力学及地下水动力学中的有关原理 ,对砂土液化发生机制进行分析 ,提出了液化临界超静孔隙水压力随地震持续时间及埋深等内外因素变化的关系 ,并利用该理论对唐山地区液化的特征进行了分析研究 ,并且与实际资料作了比较。     

饱和砂土场地大型爆炸液化现场试验研究

土体振动液化是岩土工程领域中引人注目的热点问题,振动及液化引发的房屋倒塌或堤坝溃决将严重危及生命和财产安全。基于室外大型爆炸液化可控试验场地,开展了一系列饱和砂土中的单点及多点微差爆炸液化试验。介绍了现场爆炸液化试验的主要技术细节,包括钻孔及布药方式、监测设备及方法、混凝土结构及土质堤坝的设计等。分析了饱和砂土中单点和多点微差爆炸引起的土中孔隙水压力上升规律、爆炸液化的影响因素以及利用多点微差爆炸液化人工制造大面积液化试验场地的实现条件和方法,并最终开展爆炸液化场地混凝土结构及土质堤坝的变形研究。试验的成功实施为人工制造大型振动液化试验场地的方法提供了参考。     

砂土地基液化与液化后结果的研究

通过对近30年来国内外有关砂土液化方面主要科研成果的回顾,对自由场地砂土液化产生的原因,影响因素,主要判别方法和对已有建筑物地基液化研究以及对液化后结果现状的综述,得出液化研究目前还停留在以野外调查为主,室内理论性研究及有限元,三维模型的研究还较少,有待于我们及早进行研究解决。     

电解减饱和法处理可液化地基的振动台试验研究

减饱和法是近年来提出的一种可液化地基处理方法,其基本原理是通过工程措施减小饱和砂土地基中的饱和度,将饱和砂土地基变成不饱和的砂土地基,从而提高地基的抗液化强度,减轻地震时产生的液化震害。根据电解水的原理,采用新型可导电的塑料排水板为电极,开展了饱和砂土地基的电解试验,通过试验中产生气泡的宏观现象,确定了电解试验应采用的电极间距、电解电压、电极布置型式。基于室内振动台对电解减饱和法的抗液化效果进行了试验研究,考虑了电极在砂土地基中的竖向布置、水平布置和倾斜布置对地基抗液化效果的影响。结果表明,3种电极布置方案中水平电极布置方案在振动时产生的超孔压最小,抗液化效果最好。同时开展了电解后静置工况下的振动台试验,结果表明静置一段时间后,电解产生的减饱和作用仍然明显,但地基深部的气泡存在上移运动的趋势。在实际应用过程中,可以定期进行地基土体的电解作业,从而提高可液化地基的抗液化能力。     

饱和砂土地基三维地震响应分析

对饱和砂土地基进行了完全耦合的三维排水有效应力动力分析.探讨了不同输入地震加速度、不同土性参数和不同土层构成等因素对饱和砂土地基抗液化性能的影响.结果表明:在地震荷载作用下,天然饱和砂土地基的水平振动加速度沿深度方向自下而上被放大;在地震中,地基中超孔压比的分布规律基本是上下部较小,中部较大;土性参数对地基本身的哪抗液化性能有重要影响,初始孔隙比越小,相对密度越大,土体的抗液化能力越强;随输入地震加速度的减弱,由粘土和砂土构成的地基,在不同深度处的超孔压比基本保持不变,没有出现明显的超孔压消散现象.     

饱和粉土液化及液化后力学特性试验研究

对饱和粉土进行了一系列动三轴液化及液化后试验,即进行饱和粉土液化试验及在饱和粉土液化后孔隙水压力进行了不同程度消散后,再进行三轴剪切试验。探讨了饱和粉土的液化特性以及液化后孔压消散程度对液化后粉土力学特性的影响规律。试验结果表明:饱和粉土的抗液化强度随着所施加动应力幅值的增大而减小;液化后饱和粉土孔压消散程度越大(即再固结程度越大),则液化后粉土的不排水抗剪强度越大,其应力应变关系曲线表现为应变硬化型,土体的切线模量随着应变的增大而减小;液化后粉土的孔压进行了不同程度消散后,再进行的三轴剪切试验中应力应变关系呈对数曲线关系。     

饱和砂卵石土液化特性的试验研究

通过动三轴试验,对饱和砂卵石土在循环荷载下的液化特性进行了系统研究.在饱和砂卵石土的振动时程曲线分析基础上,得到饱和砂卵石土的动应力幅值随振动时间推移有衰减且衰减速率逐渐增大的规律特性;依据孔压演化理论,结合试验结果,对饱和砂卵石土的液化规律进行了系统分析,归纳出砂卵石土发生液化时含水量限制条件,与液化状态中的土样动应变状态的规律.此结论可为基础工程等土工构筑物抗液化措施提供参考.     

饱和黄土地基的液化数值分析

通过将黄土的孔压增长模型用于碎石桩黄土地基的地震液化有限元数值分析 ,表明地震过程中黄土的孔隙水压力增长很快 ,震后消散缓慢 ,并伴随有大的沉降量。碎石桩的抗液化 (排水 )效果明显 ,但范围有限     

冲击载荷下饱和砂土中超孔隙水压力的建立与消散过程

对落锤冲击造成饱和砂土中的冲击压力进行了测量。通过测量得到了冲击时饱和砂土中超孔隙水压力的建立和消散过程。分析了多次冲击对超孔隙水压力建立的影响。得到了一次冲击就能使饱和砂土达到完全液化的冲击强度临界值．     

饱和砂土振后再固结变形规律的试验研究

本文在考虑振液化的各种影响因素的基础上，对饱和砂土的振后再固结变形进行了深入系统的研究，得出了一系列重要特性和规律。     

建筑物下珊瑚砂地基动力响应振动台模型试验研究

随着岛礁建设的快速发展,珊瑚砂地基抗震安全尤为重要。为揭示珊瑚砂地基和建筑物地震响应特性,开展了地震动作用下不同密实度的可液化珊瑚砂地基上3层框架结构的振动台模型试验,对孔隙水压力、加速度、位移和动应变等动力响应进行测试和分析,并与可液化石英砂场地进行对比。结果表明,相同相对密实度和相近颗粒级配下,珊瑚砂场地相比石英砂场地更难以液化。两种砂场地液化程度均随埋深增大而减小,随与建筑物距离增大而增大。液化后的珊瑚砂场地模型地基相比石英砂场地仍然具有一定的剪切传递能力,这种差异随地基埋深的增加逐渐减弱。珊瑚砂场地液化后建筑物倾斜度、最终沉降和立柱动应变相比石英砂场地均较小。不同相对密实度的珊瑚砂与石英砂场地液化性能存在一定的差异。     

饱和南京细砂动剪切模量特性的大型振动台试验研究

为了研究饱和砂土动剪切模量在振动孔隙水压力（简称孔压）升高和消散阶段的变化规律,开展了饱和南京细砂的大型振动台试验研究。基于试验数据,分析了加速度二次积分时合理选择带通滤波的低频和高频阀值的重要性,提出了由土层加速度时程确定土体动剪切模量的方法。分析孔压升高和消散阶段土体的动剪切模量比与循环周数、孔压比、剪应变幅值的关系,结果表明：与孔压升高阶段相比,孔压消散阶段的动剪切模量比明显要低,将孔压升高与消散阶段的土体动剪切模量视为相同是不合适的;大型振动台试验给出的饱和南京细砂动剪切模量比随剪应变幅值增大而衰减的速度大于室内循环三轴试验给出的结果。     

排水刚性桩单桩抗液化性能的振动台试验研究

排水刚性桩是一种将竖向排水体与刚性桩相结合的新型桩基。为研究抗液化排水刚性桩的单桩抗液化作用效果,采用振动台试验对排水刚性桩在动力荷载作用下的排水效果、地基孔压响应、加速度响应以及在上覆荷载作用下桩顶的侧向永久位移等动力响应进行了研究,并与不设排水体的普通桩作了对比。结果表明:抗液化排水刚性桩是一种有效的抗液化措施。在排水刚性桩桩身1倍桩径范围内,土体的喷砂冒水现象得到有效控制,普通桩试样中喷砂冒水现象严重。距离桩身排水通道0.5倍桩径处,排水桩超孔压比峰值约为普通桩超孔压比峰值的50%,排水桩可以更快地消散地基内的超孔压,超孔压比从峰值减小为0.7时,排水刚性桩用时6 s,普通桩用时17 s。排水刚性桩距排水体0.5倍桩径处加速度峰值为0.2g,相同测点处普通桩加速度峰值为0.09g,与排水桩相比,减少约100%。随加载过程的持续,排水桩桩顶震荡幅值基本不表现,在惯性力作用下,振动荷载初始时间段内(3 s时间内),桩身发生轻微震荡。普通桩桩顶水平震荡幅值为0.6 cm,且震荡时间持续整个加载过程中(10 s),普通桩桩顶的侧向永久位移约为排水桩的3倍。     

含黏粒砂土场地液化离心机振动台试验研究

提出了含黏粒砂土模型地基制备、饱和与均匀性监测技术,利用ZJU-400土工离心机振动台开展了相同相对密度含黏粒砂土（黏粒含量10%）和洁净砂的地震液化模型试验,再现了水平场地地震液化现象,揭示了含黏粒砂土场地液化灾变特点。弯曲元波速监测表明,模型制备均匀性良好,相同条件下含黏粒砂土剪切波速比洁净砂低。而根据超静孔压消散与固结沉降观测分析发现,含黏粒砂土渗透系数比洁净砂低一个数量级,从而影响其液化前后超静孔压响应和应力应变行为。渗透性差异导致模型内超静孔压产生模式和消散速率显著不同,振动时含黏粒砂土模型浅层超静孔压累积比洁净砂慢,而深层则相反;震后含黏粒砂土孔压消散时间是洁净砂的15倍。液化过程中含黏粒砂土剪应力应变响应比相同深度处的洁净砂更显著,液化后其滞回圈应变较大、割线模量较小且阻尼比较大。土体液化沉降主要发生在液化后超静孔压消散过程,含黏粒砂土模型超静孔压消散时间更长,沉降量更大。上述成果为进一步研究含黏粒砂土地震响应分析及其液化判别提供了科学依据。     

砂桩加固液化砂土振动台试验中的孔隙水压力

以砂桩加固液化砂土的振动台试验为基础,通过测试加固与未加固模型土、同一桩距不同桩长下加固液化砂土的孔隙水压力,试验得出,未加固模型土埋深较浅的土层易液化,液化持续的时间较长,并随着深度的增加,液化程度有减小的趋势.     

Static liquefaction behavior of saturated fiber-reinforced sand in undrained ring-shear tests

The problem of static liquefaction of sand is nowadays a classical soil mechanics subject. Using a ring-shear apparatus, we explore the possibility of fiber reinforcement as a new method to improve the liquefaction resistance of sand. In order to understand the effect of the fiber content and sand density on the static liquefaction behavior of fiber-reinforced sand, a series of undrained ring-shear tests were carried out on saturated samples with different fiber content and sand density, and the test results and mechanisms of fiber reinforcement were then analyzed. The results indicate that the undrained shear behavior of fiber-reinforced loose samples is not greatly influenced by the presence of fiber, but for medium dense and dense samples, the presence of fiber clearly affects their undrained behavior. Untreated specimens showed a continuous decrease in shear resistance after failure, while the specimens treated with fiber showed fluctuations even after shear failure, and these fluctuations become stronger with increasing fiber content. The peak shear strength increases with the fiber content, especially in dense specimens. After shearing, all the fiber-reinforced and untreated dense samples maintained structural stability, while the unreinforced loose samples showed a completely collapse of structure. The presence of fibers may thus limit or even prevent the occurrence of lateral spreading that is often observed in unreinforced sand.     

剪切波速在评估地基饱和砂层地震液化可能性中的应用

对利用“门槛剪切波速”作为初判手段的起源 ,及用现场剪切波速校正室内试验“初始液化”动剪应力幅比的功能 ,进行了论述。对是否有“临界剪切波速”和“临界动剪应变幅”等问题 ,进行了讨论。最后提出了笔者的看法。     

地裂缝场地加速度响应振动台试验研究

地裂缝对工程结构的安全性影响巨大。在高烈度地区,若仍采用空间避让原则,势必浪费有限的土地资源,制约城市建设与经济发展。为了研究地裂缝场地的动力响应,使其得到更好的应用,以西安f4地裂缝为例,进行地裂缝场地地震动力响应振动台试验研究。试验结果分析表明:加速度放大系数与输入地震波类型和强度、土层性质和厚度及测点位置等因素有关;地裂缝场地加速度响应存在上、下盘效应,地表峰值加速度在裂缝处达到最大,并向两侧递减,下盘峰值加速度衰减速率比上盘快;裂缝两侧测点的加速度峰值存在时间差,上盘加速度变化频率较快。其研究成果将为地裂缝场地的工程应用提供参考。