珊瑚砂液化后再固结体应变试验研究

南海岛礁建设作为我国"海上丝绸之路"的战略工程,其上覆建构筑会遭受波浪、地震等环境循环荷载,地面沉降将会产生严重的地震灾害.利用GDS三轴仪,研究了珊瑚砂动加载液化后的再固结体应变的变化规律.试验结果表明:珊瑚砂液化后再固结体应变随着有效围压的增加、颗粒级配平均粒径的增加也逐渐增加,而循环应力比对于珊瑚砂的再固结体应变...     

饱和砂土振后再固结体应变的变化规律

<正>砂土地震液化灾害的一种表现形式是饱和砂土层因现因结造成的沉陷,宏观震害资料表明,因现固结引起的地表下沉可达50-100CM.     

地震液化离心机振动台模型试验与LEAP研究进展

离心机振动台模型试验是研究地震液化问题的重要手段,一方面可重现场地地震响应和揭示液化致灾规律,为发展工程设计方法提供依据;另一方面可以作为特定边值问题的标准模型试验数据,验证数值方法与土体本构模型及其参数选取的合理性。介绍了离心机振动台模型试验的试验原理,回顾了离心机振动台模型试验在地震液化领域的主要研究进展。围绕由中国、美国、日本和英国等国家高校与研究所联合开展的国际合作项目“液化试验与分析”（LEAP）,重点介绍了若干为提高离心机振动台模型试验可重复性而发展的物理模拟新技术,包括离心机振动台的台面振动控制技术、模型土体弹性波速测试技术和基于图像分析的动态位移监测技术等。最后针对地震液化领域的若干工程和研究需求,探讨了离心机振动台模型试验领域的发展趋势。     

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。     

地基自由场离心机振动台模型试验研究

在清华大学土工离心机实验室50g 离心场环境中进行了一系列地基自由场离心机振动台试验。试验包括1个砂土地基、1个黏土地基和2个成层土地基振动台试验。试验中模型箱采用叠环式模型箱,其平面尺寸为0.5 m和0.2 m,试验中输入地震波采用Kobe波和Parkfield波。给出了部分试验结果分析,包括加速度时程及频谱反应、加速度峰值放大系数和土层中剪应力-剪应变变化曲线。试验结果发现,不同类型地基中加速度反应存在差异,在低频部分加速度峰值放大系数从底部到顶部逐渐增大。土体中剪应力-剪应变变化规律在砂土地基和黏土地基中存在差异。     

砂性地层地震反应离心模型试验研究

介绍了离心模型试验技术在地震工程研究中的应用原理与方法。运用离心模型试验技术 ,研究了砂性地层在地震作用下土层加速度反应、振动超静孔压的产生、消散过程 ,真实地再现了地震时土层液化的主要特性。结果表明离心模型试验技术是研究地层地震反应的有效手段 ,所得结论对进一步开展砂土地震反应与液化机理研究有积极借鉴意义。     

砂土液化及液化后流动特性试验研究

根据流体力学中的绕球定常黏性流动理论,在振动台试验的基础上,设计了一套砂土液化及液化后流动特性的试验装置。在振动台模型箱的砂土中埋入可以水平滑动的钢球,当砂土发生液化时使钢球发生水平运动,通过测量钢球所受的阻力来反算液化及液化后砂土的表观动力黏度,进而研究液化及液化后砂土的流动特性。试验中考虑了砂土的初始相对密度、钢球的运动速率、液化后砂土的超孔压比等因素的影响。试验结果表明,液化及液化后状态下砂土的表观动力黏度随着应变率的增大而减小,液化砂土呈现出剪切稀化的非牛顿流体特性。随着液化后超孔压比的降低,表观动力黏度也逐渐增大,通常随着应变率的增大,表观动力黏度–超孔压比曲线逐渐变缓。     

栈桥式构筑物抗震性能动态离心模型试验的数值模拟

强震动条件下液化土同构筑物的相互作用问题具有非线性和复杂性等特点,基于动态土工离心模型试验应用有效应力动力有限元来研究,即应用非线性动力有限元FLIP解析土工离心模型试验结果,对比分析来再现建于液化土地基上的实际栈桥式基础在大地震下的破坏程度、状态和机制,取得了较好成果。     

爆炸液化场地上堤坝变形的模型试验研究

饱和砂土地基在地震、爆炸等振动荷载作用下易发生液化,从而使堤坝等上部构筑物发生破坏。开展了爆炸液化场地上堤坝变形的大型模型试验,考虑了筑坝材料以及堤坝地基加固措施对堤坝变形和坝身裂缝的影响。试验表明:堤坝沉降主要发生在场地液化后的1~2 h内,该段时间内产生的沉降占7 d时沉降量的84%~87%;掺加了碎石的堤坝比未加碎石的堤坝7 d时沉降量大24%;地基内采用土工格栅+土工布的加固措施能够有效减少堤坝在液化场地上的沉降,比未加固的堤坝沉降减少了10%。堤坝的裂缝主要出现在细骨料筑成的坝段和不同筑坝材料的交界处,沿坝身开展。总结了国内外规范中对于液化地基沉降的计算及预测方法,根据液化地基上浅基础建筑物沉降图表对试验中的堤坝沉降进行了推算,发现实测沉降与推算沉降比较接近。     

边坡开挖迁移式影响离心模型试验研究

人工开挖边坡未及时支护,不仅可能造成自身的破坏,还可能影响到临近未开挖边坡的稳定性;已成边坡有局部毁坏,若不及时修复也可能引起更大范围的破坏。这两种情况都促使我们考虑边坡开挖产生的迁移式影响作用。土质边坡开挖迁移式影响离心模型试验表明:稳定性较差的边坡受迁移式影响形成坡顶贯穿拉裂整体破坏;稳定性较高的边坡受迁移式影响形成坡顶弧形拉裂破坏;松散型边坡主要发生开挖面的浅层坍落破坏并发展。迁移弧形拉裂破坏试验分析表明,随边坡强度增加(稳定性提高),弧形拉裂缝曲率半径越大,拉裂缝与原边坡最大拉应力分布逐渐接近一致。应力测试与数值模拟证明弧形拉裂和整体贯穿拉裂同最大拉应力分布相对应,并且受迁移影响边坡坡顶最大拉应力值增大。结果表明,对于低强度的土质边坡开挖应重视迁式影响,而对于高强度的土质边坡及完好岩石边坡迁移式影响较小甚至可以不考虑,但对那些关系重大并对变形有严格要求的边坡开挖也应分析迁移式的影响。最后进一步的断裂力学理论解释了弧形拉裂与整体贯穿拉裂的形成。研究结果对于工程实际具有一定的现实指导意义。     

Seismic behaviour of reinforced embankments in dynamic centrifuge model tests

A series of dynamic centrifuge model tests was conducted to investigate the effects of reinforcement on the seismic behaviour of hillside embankments consisting of sandy soils and resting on stiff base slopes. In total, three types of seismic reinforcements, namely, large-scale gabions, drainage-reinforcing piles, and ground anchors with pressure plates, were employed in the tests. The test results showed that: (1) the seismic performance of both lower and higher embankments was remarkably improved by installing large-scale gabions at the toe as they restrained the completion of the formation of sliding planes; (2) the installation of drainage-reinforcing piles at the embankment toe was rather effective in reducing the overall earthquake-induced deformation due to their high permeability and restraint effect against sliding displacement at the reinforced region; and (3) the embankments improved by ground anchors with pressure plates were not vulnerable to earthquake-induced damage due to their constraint effects even under high water table conditions. The improvement effects by the above-mentioned three types of reinforcements were presented by evaluating the global safety factors based on the results of a series of triaxial compression tests.     

土工离心机光纤光栅测试系统及其模型试验研究

光纤光栅传感技术(Fiber Bragg Grating,简称FBG)具有准分布、测量精度高、抗电磁干扰强和实时监测等优点,其传感器可根据监测对象要求小型化。介绍了一套土工离心机光纤光栅测试系统,包括系统的软硬件构成,FBG解调仪,FBG传感器小型化,锚杆、桩基、测斜管以及挡土墙感测模型的制作工艺等。通过一组土工离心机边坡模型试验,验证了该系统应用于土工离心机模型多参量监测的可行性,显示出该系统具有结构简单,测量内容多,测试精度高,量程大,抗电磁干扰强,系统工作稳定,配套光纤光栅传感器重量轻、体积小、可准分布布设、形成整体监测网络等优点,为土工离心机试验监测提供了一种新的手段。     

可液化地层中地铁隧道地震响应数值模拟及其试验验证

饱和砂土地层中的地下结构在地震作用下可能因地基液化而发生破坏。采用动力固结两相体有限元程序DIANA SWANDYNE-II对可液化地层中地铁隧道结构的地震响应进行了模拟,并与动力离心模型试验结果对比以验证其效果。选用广义塑性模型Pastor-Zienkiewicz III模拟可液化土的动力特性,基于Biot方程的u–p形式建立有限元方程,进行饱和土动力固结的耦合计算。计算表明,该数值模型可较合理地模拟地下结构的地震反应特性,计算结果与试验现象基本相符。地基液化引起的结构附加内力及隧道上浮主要受地基液化时土水压力变化的影响,截断墙的设置可有效减轻隧道结构的上浮。