复杂应力路径下饱和砂土静态液化失稳预测

饱和砂土应力-应变关系具有各向异性和状态相关特性,因此其静态液化的触发与应力路径密切相关.现有文献已提出多种静态液化判别准则,但其准确性往往仅在三轴应力路径下被进行校验.对于涉及主应力方向旋转和不同中主应力比的复杂应力路径,现有判别准则是否可以准确预测静态液化的触发有待进一步验证.为此,基于状态相关各向异性砂土本构模型...     

振动荷载下饱和砂土液化区的发展

本文以两相介质理论为基础 ,将饱和砂土简化为一维情况 ,对饱和砂土液化区的范围做了一些理论探讨。结果表明 ,液化区扩展随时间而逐渐变缓 ,且固相密度越大 ,发展越慢 ,而dp/dn越大 ,则液化区扩展越快。     

用人工神经网络预测饱和砂土的液化势

介绍了预测饱和砂土的液化势的人工神经网络法，结合工程实例详细阐述了该方法的建模、预测结果与实测值较为吻合，表明在工程抗震中运用这一方法的有效性。     

浅析饱和砂土液化机理及其判别方法

论述砂土液化的机理,并通过工程实例分析液化的判定和评价方法。     

垂向荷载作用下饱和砂土的液化分析

 博士学位论文摘要　在对近40 a 来关于饱和砂土液化的研究工作调研的基础上, 就垂向荷载作用下饱和砂土液化问题, 进行了一维应变分析, 得到了垂向荷载作用下, 饱和砂土液化的发展过程以及砂土液化区域的扩展过程这两方面的特性。首先, 在固结仪上对往复荷载作用下有侧限的饱和砂土的本构关系进行了系列实验。实验材料包括松散细砂、密实细砂、松散粗砂(分别代表不同密实度和不同颗粒粒径构成的砂土) 。实验过程中, 加卸载路径有等幅的情况, 也有任意的情况。根据实验数据给出了用双曲线表述的应力2应变关系。这种形式的表述, 既避免了用切线模量形式表述的困难, 又解决了用对数形式表述的不能用于有效应力接近于零的问题; 而且形式简单, 又便于应用。接着, 考虑到砂土液化是孔隙水和骨架相互作用的结果, 将饱和砂土作为固液两相连续介质, 建立了垂向荷载作用时饱和砂土的一维应变动力学模型。该模型考虑了孔隙率的变化, 将骨架作为弹塑性材料, 且将渗透率与孔隙率的变化相联系, 使其与实际情况尽可能符合; 同时考虑在一般振动条件下的压力范围内, 可以忽略颗粒和孔隙水的压缩性, 使模型更简洁。然后, 在上述本构及动力学模型的基础上, 对饱和砂土的变形和液化发展进行了数值模拟。模拟结果表明, 垂向振动对饱和砂土的液化发展有显著的影响。在垂向振动作用下, 砂土首先在外载作用端产生局部区域的液化, 然后液化区逐渐向远处扩展, 且由于阻力的影响, 扩展速度随着液化区厚度的不断增长而逐渐减小。砂土骨架的可压缩性越大, 即砂土的初始切线模量越小、初始极限应变越大以及初始孔隙率越大, 则砂土的液化发展越快; 外载强度越高, 即外载幅值和频率越大, 砂土的液化发展越快; 砂土的渗流性越小, 排水越困难, 即初始渗透率越小, 砂土的液化发展越快。由此可认识到, 饱和砂土液化实际上是骨架和孔隙水相互作用的结果; 骨架为了抵抗外部扰动将产生压缩趋势, 从而挤压孔隙水, 力图使孔隙水排出,如果孔隙水难以排出, 两种介质的变形就出现不协调; 这就会导致骨架结构破坏、失去承载能力, 即饱和砂土发生液化。这些结果表明, 垂向荷载对饱和砂土液化的影响不可忽略。     

广州地铁砂土层液化判别

在广州地铁工程砂土地震液化判别过程中,考虑了地铁结构与液化土层的相互作用。通过大量的现场实验、室内动三轴实验,总结了水平场地、区间、车站土层液化分布情况和液化特点;为了提高液化判别精度,进一步详细地对比和检验了现场和室内的判别结果,分析了液化土层与结构的空间相对位置以及结构对液化势的影响,所采用的多参数和多手段的液化判别技术为合理的抗液化设计提供帮助。     

饱和砂土地震液化及治理措施

饱和的砂土本文从饱和砂土振动液化的机理、影响因素、液化效应及治理措施等几个方面进行了分析和介绍。     

广州地区饱和砂土液化判定方法研究

结合广州某饱和砂土液化场地的工程实例,提出了结合规范法和Seed简化分析法进行综合判定的方法,指出该方法既考虑了两种方法的优点,又保留了一定的安全储备,并且具有较好的工程适用性。     

基于数字图像技术的砂土液化可视化动三轴试验研究

常规动三轴试验不能实现试样细观结构的观测,对原有CKC型振动三轴仪实施可视化改进,开发用于试验过程试样细观结构观测的试验系统。在砂土振动液化试验中,利用显微数码摄录技术全程动态摄录整个试验过程砂土细观结构的变化,从摄录录像中提取特征时刻的数字图像照片,导入自主开发的数字图像细观结构分析软件DeoDIP,对比分析液化前后砂土细观结构（颗粒定向性、接触法向、接触数）的演化规律,追踪标志砂颗粒的运动轨迹。结果表明：液化时,颗粒长轴没有明显的优选方向,制样引起的初始各向异性被消除;接触法向呈现各向异性特征,其主方向在整个试验过程中一直偏于竖直方向;平均接触数发生了损失,液化排水后得到恢复,说明试样振动密实。液化前,各标志颗粒具有基本相同的运动轨迹,颗粒运动以平动为主,旋转作用很小,颗粒运动与试样变形保持较好的整体性;颗粒之间相对运动加剧,颗粒之间不断接触分离,部分颗粒出现悬浮现象,且颗粒旋转明显。可视化三轴试验结果不仅有助于研究砂土液化的细观力学机理,并能为液化细观数值模拟提供试验基础。     

饱和砂土液化判别的工程应用分析

分析了饱和砂土液化判别在工程应用中,受地面整平标高、粘粒含量影响的情况,分析对比了场地标高、粘粒含量的改变对液化指数的影响,指出在判别过程中应该准确了解场地的整平标高、粘粒含量,使饱和砂土液化判别更趋经济性、合理性.     

砂土中主应力与内摩擦角统一关系研究

提出了一种适用于砂土的各向异性破坏准则,该准则能够反映不同砂土各向异性破坏特性,其参数可以根据某些特定应力区的三轴压缩和三轴拉伸试验结果获得,即根据强度比值确定。为了考虑不同应力区内的中主应力对内摩擦角的影响,提出了广义中主应力系数和广义内摩擦角的概念和表达式,并且建立了基于一种各项异性破坏准则的内摩擦角和中主应力系数的统一显示表达式。通过对一些真三轴试验结果预测,结果表明所提出的摩擦表达式能够整体上描述各向异性砂土的中主应力系数对内摩擦角的影响。     

中主应力系数对应力主轴循环旋转条件下砂土变形特性的影响

采用香港科技大学的空心圆柱扭剪仪对日本标准丰浦砂进行了四个系列、每个系列包含中主应力系数b=0.1,0.5和1.0三种不同情况的纯应力主轴循环旋转排水试验,即试验过程中控制作用在砂样上的有效主应力的幅值不变,仅应力主轴在0°～180°循环旋转。试验发现中主应力系数b对应力主轴循环旋转条件下砂土的变形特性有显著影响,着重分析了这一参数对纯应力主轴循环旋转条件下砂土的应变分量和体应变的发展、剪应力剪应变关系曲线及流动规律等变形特性的影响。     

偏应力比及中主应力系数对应力主轴偏转条件下干砂变形特性的影响

采用同济大学的动态空心圆柱扭剪仪对福建标准砂干样进行了两个系列主应力轴单向旋转试验,研究了偏应力比与中主应力系数对主应力轴旋转条件下干砂变形特性及非共轴特性的影响。系列 I 保持平均应力和中主应力系数不变,进行不同偏应力比下的旋转试验;系列 II 保持平均应力和偏应力不变,进行改变中主应力系数的主应力轴旋转试验。结果表明：偏应力比与中主应力系数对干砂变形特性均有显著的影响。     

基于大型真三轴试验的粗粒料强度特性研究

基于长江科学院自主研制的大型微摩阻土工真三轴仪,对某土石坝粗粒料开展不同中主应力系数(等b)条件下的真三轴试验,探讨三向应力条件下粗粒料强度变化特征。研究表明:(1)中主应力对粗粒料强度影响显著,强度随b值增加而增加,特别是b值在0~0.25区间内,相较于常规三轴试验其强度指标显著增长;(2)经与几种经典强度准则对比,拉德–邓肯强度准则能相对较好地反映粗粒料在三向应力状态下强度演化趋势;(3)通过一组平面应变试验认为,不同围压下当偏应力接近峰值时,b值基本稳定在0.17~0.19,实际工程在试验条件有限的情况下,平面应变试验成果可用于粗略估算粗粒料在复杂三向应力状态下的强度。研究成果可为合理确定粗粒料复杂应力状态下强度参数及精细化研究粗粒料强度准则提供参考。     

基于一种应力不变量组合的岩石强度准则

针对深部高地应力条件下岩石的破坏机制,建立起一个基于一种应力不变量组合的岩石非线性强度准则。这个应力不变量组合将任意应力状态分解成三个部分:一部分表示最大剪切状态,另一部分代表静水压力状态,最后一部分补充中间主应力的影响。它能解释粘性和塑性介质不可回复变形模型中能量耗散(弥散)的物理机理。该强度准则考虑岩石的拉伸破坏,可同时描述岩体的剪胀或剪缩破坏,其破坏面可以是闭合的也可以是张开的,其子午线能反映高应力状态下的岩石非线性。与两种典型应力状态的试验数据进行了比较,符合较好。     

层状各向异性无黏性土三维强度准则

忽略黏性项,采用椭圆型角隅函数对Mohr-Coulomb准则进行三维化,建立了适合于无黏性土的三维强度准则,该准则能合理反映峰值内摩擦角随中主应力比的变化特性。以垂直与平行于土体沉积面方向的强度之比引入层状各向异性系数,并根据主应力轴与土体沉积面方向关系修正角隅函数,提出了一个适用于层状各向异性无黏性土的三维强度准则。通过研究其偏平面形状及峰值内摩擦角与中主应力比关系随层状各向异性系数的变化特性,表明该准则描述层状各向异性无黏性土强度的适用性。通过预测两组砂土真三轴试验结果,进一步地证实所提出强度准则的合理性。     

平面应变状态下广义Mises准则参数特性

考察了平面应变状态下广义Mises准则参数表达式的基本特性。分析表明,平面应变状态下广义Mises准则会出现中主应力系数小于0的不合理情况,这可能就是导致预测与试验结果之间不一致的原因之一。     

高饱和度含气砂力学特性试验及状态相关本构模拟

含气砂中气相的特殊存在形式,使其基本性质不同于一般的非饱和土。为分析含气松砂的不排水力学特性及静态液化失稳特性,对配备双压力室体变量测的三轴试验系统进行扩展,实现了高饱和度含气砂的制备和试验。基于改造后的含气土三轴试验系统,开展了一系列饱和砂与含气砂三轴试验,并提出了判别含气砂静态液化的二阶功准则和行列式准则。研究结果表明：少量游离气体可以显著提高触发静态液化时的土体抗剪强度,增加触发静态液化所需要的轴向变形,从而提升其抵抗静态液化的能力。二阶功准则隐含了当前的应变路径,可以准确判定含气砂的静态液化失稳点,而行列式准则是二阶功准则的必要条件,判定了当前状态下是否存在一条使土体丧失稳定性的应变路径,即失稳的下限。     

平面应变条件下土的强度准则在黄土工程问题中的应用研究

文章依据Mohr-Coulomb、Matsuoka-Nakai、空间滑动面、Lade-Duncan、AC-SMP强度准则所建立的平面应变条件下的中主应力公式和土的平面应变强度准则,对黄土工程中常见的平面应变问题进行分析和计算,包括黄土基坑直立开挖平面应变问题、挡土结构土压力问题和条形基础地基承载力问题。研究结果表明,平面应变条件下Lade-Duncan准则和空间滑动面强度准则对于各种黄土工程的计算结果是基本相同的,进一步说明Lade-Duncan 强度准则描述土单元剪切破坏时的空间滑动面近似为空间滑动面;平面应变条件下所推导的各个强度准则在进行黄土工程具体问题分析时与常用的Mohr-Coulomb准则有较大的差异,Mohr-Coulomb准则趋于保守,未能充分发挥黄土的强度。在进行平面应变问题的黄土工程设计时,可选择适合黄土的强度准则,考虑平面应变条件下中主应力对土强度的贡献,充分的发挥黄土的原生结构特性,在工程建设中提高经济性。     

粗粒土应力诱发各向异性真三轴试验颗粒流模拟研究

基于颗粒流基本理论和物理试验结果,通过改进PFC^3D程序中的内置代码,生成包含clump颗粒的混合试样以克服纯球体颗粒模拟粗粒土抗剪强度不足的缺陷,模拟粗粒土在真三轴状态下各主应力方向上的单向加荷试验,并从宏观和细观角度分析了复杂应力状态下粗粒土的应力诱发各向异性特征。试验结果显示：复杂应力状态对各向异性的诱发作用显著,各向宏、细观参数及应力-应变曲线显示出了显著的各向异性;单向加荷试验中加荷向始终为压缩变形,侧向变形复杂,且受初始中主应力系数B影响显著,且B值对非加载向泊松比的各向异性及加载向应力-应变曲线的影响亦较明显;模拟试验中配位数、孔隙率等细观参数的变化趋势能够反映试样体积变形的类型,两个细观参数的取值大小影响抗剪强度的强弱,并且各主应力方向单向加荷时,对应相同的应力增量配位数、孔隙率等细观参数表现出显著的各向异性;从细观角度看,应力诱发各向异性产生的原因归结于侧向围压差异所引起的细观结构变化。