细粒含量对饱和砂土液化特性的影响

通过对原状土样进行共振柱和动三轴试验,排除扰动样对原状土体结构性的破坏,研究不同细粒含量对饱和砂土动剪切模量和液化强度的影响。研究结果表明,在细粒含量小于30％时,由于细颗粒赋存于砂颗粒骨架形成的孔隙中,在砂颗粒之间起到类似于“滚珠”的作用,使得饱和砂土的抗液化强度随细颗粒的增加而降低。大于30％时,细颗粒逐渐占据砂颗粒形成的孔隙因而起着土体骨架的作用,并和砂颗粒一起承担由循环荷载引起的剪切变形,表现为抗液化强度随细粒含量的增加而升高。     

含细粒饱和砂土的液化特性研究综述

综述了国内外有关含粉粒饱和砂土和含黏粒饱和砂土液化特性的试验研究成果,对于含粉粒饱和砂土,粉粒质量分数、粉粒粒径和砂骨架颗粒级配对饱和砂土的液化特性影响显著,粉粒的存在或可以增加或降低含粉粒饱和砂土的动强度,或存在临界粉粒质量分数使饱和砂土的动强度随粉粒质量分数的增加呈非单调性变化;对于含黏粒饱和砂土,临界黏粒质量分数使饱和砂土的抗液化强度随粉粒质量分数的增大先减小再增大;黏粒的塑性指数对饱和砂土的抗液化强度有较大影响;不同颗粒组成的饱和砂土对塑性指数的反应不尽相同。     

排水剪切下湿地湖泊相黏土结构性宏微观试验研究

为了探讨排水剪切条件下结构性对湿地湖泊相黏土力学特性的影响,对湿地湖泊相黏土原状样和重塑样进行三轴排水剪切试验,将试验后的原状样进行微观定性和定量分析,研究不同围压下结构性对土体剪切强度和变形特性的影响。结果表明:在土体结构屈服破坏前,结构性会提高原状土抗剪强度,减小剪切变形;当土体结构屈服破坏后,结构性会降低原状土抗剪强度,增大剪切变形。原状土的峰值结构强度随围压增大近似呈线性增加,而峰值结构体积应变随围压增大呈指数型趋势减小。在围压小于结构屈服应力时,剪切阶段由胶结联结和结构骨架承担荷载,孔隙压缩较小,颗粒和孔隙的形状和排列变化较小;当围压超过结构屈服应力后,在剪切阶段胶结联结和结构骨架逐渐破坏,孔隙受到压缩,颗粒和孔隙的形状趋向圆形,并向荷载优势方向调整排列。研究成果对于揭示湿地湖泊相黏土的结构破损机理及指导湖泊湿地地区的工程建设具有重要意义。     

学术讨论

极限平衡理论被用于解决土力学中的稳定问题已是人所共知的,但把它作为一个破坏准则来研究饱和砂土的振动液化问题,还只是近几年来我国正在探讨的新课题。 由于饱和砂土的液化必然伴随着土体大幅度的强度降低和变形增大,直接威胁着建筑物的安全,而对于引起液化的地震动规律尚缺乏足够的认识,对于不同建筑物可容许的变形,也缺乏有据的资料,因此,从工程稳定的安全角度出发,开始出现了以极限平衡理论作为评定饱和砂土在地震往返荷载作用下的破坏准则的思想,即认为饱和砂土内所发展的动孔隙水压力不得超过士在相应静、动应力条件下拉或压半周中首先达到极限平衡时的临界孔隙水压力。并且被用于实际工程砂性土体的抗液化     

饱和粉砂土试验中应注意的几个问题

山东省菏泽地区地处黄河下游,属黄河冲积平原。近年来通过大量的地质勘察发现,该地区广泛分布的饱和砂土层多为次固结的冲积层,埋深大约在20m左右,状态在软塑——流塑之间,大量的民用建筑和小型水利工程都以该土层为持力层。饱和砂土地基在地震力作用下孔隙水压力会急剧增加,这时若不能及时使孔隙水压力消散,土的有效应力就会减小,甚至完全丧失,土颗粒处于悬浮状态,完全失去强度,形成液化地基。砂土液化会使建筑物倾斜、地面下沉、地表喷砂冒水,严重影响建筑物的安全。而该地区的饱和砂土层又有含水量大、粘粒含量低的特点,极易产生振动液化。同时在取样、包装、运输、开样过程中的扰动,又不可避免地使原状土样振动液化失水,导致测试结果失真。用其指标确定的地基承载力偏大,     

用剪切波速评价饱和砂土液化性能的试验研究

应用剪切波速和振动三轴联合试验装置，通过对原状和重塑饱和砂土的联合对比试验，研究了剪切波速与饱和砂土抗液化强度之间的相关关系。在此基础上，对一种饱和细砂的剪切波速与液化强度之间的定量关系进行了联合试验研究，结果表明，利用剪切波速作为一个控制参数，有可能依据重塑土样的剪切波速与抗液化强度之间的定量关系评价原位饱和砂土的抗液化强度。     

超声波测三轴饱和砂样剪切模量及力学性的关系

本文解决了三轴仪内饱和砂试样剪切波速的量测技术问题,并对其原理进行了阐述,使动三轴仪又具有测量微小应变下饱和砂试样的动剪模量的性能。在此基础上,通过试验得到了饱和砂土超声剪切模量和平均有效主应力、孔隙比、有效主应力比及排水条件之间的关系;饱和破土静力抗剪强度和超声剪切模量之间的关系;饱和砂土动力液化性质和初始超声剪切模量之间的关系。     

含砂量对黄原胶复合黏性土抗裂和抗冲刷性能的影响

为增强黏性土的抗裂和抗冲刷性能,对掺加不同含量砂土的黄原胶复合黏性土开展了一系列室内蒸发、干缩开裂和抗冲刷试验,通过测算试样含水率和土体抗冲刷系数,结合图形分析软件定量分析了土体表层裂隙的发育情况,以研究复合黏性土体内部水分变化规律及其抗裂和抗冲刷性能。结果表明：随着黏性土中砂土颗粒的掺入,试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度呈现先增大后减小的趋势;当含砂量为30%时,素土及黄原胶复合试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度均为各含砂量下的最大值;当含砂量为50%左右时,对于黄原胶复合黏性土,黄原胶胶体与砂土颗粒形成具有一定强度的稳定结构,其抗冲刷性能得到显著提高。     

饱和砂性土壤的振动孔隙水压力和振动稳定性试验研究

饱和砂性土壤在振动作用下可能发生液化或相当大的振动孔隙水压力,使土壤的抗剪强度大为降低,甚至发生破坏.关于饱和砂土的液化问题,国內外會有许多学者进行过研究,伹迄今看法并不一致.我们根据黄文熙教授提出的振动三轴试验方法,研究了饱和砂土的密度、应力状态、振动加速度对振动孔隙水压力的影响,以及饱和砂土的振动极限平衡问题.这对估计不易排水的砂体,由于振动发生破坏时,可能产生的最大孔隙水压力,尚有参考价值.     

振动频率对饱和松砂动力特性影响试验研究

利用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪,在均压固结条件下对福建标准砂进行了不同振动频率的循环三轴试验,研究了振动频率对其动力特性的影响。研究表明:在围压相同且均压固结条件下,饱和松砂的动强度随着振动频率的增大而增大;达到同一峰值孔压的水平,振动频率越高,所需要的振次越多;对应于相同的轴向动应力,动轴向应变随着振动频率的增加,达到5%的应变所需的振次增多,动轴向应变与动孔压的发展不是一致的。振动频率越高,达到液化所需要的振动时间急剧减少,较高频率比较低频率的动荷载作用更能迅速地使饱和砂土达到某一变形、孔压和强度发挥水平,也使饱和砂土产生液化的可能性显著增大。     

无黏性混合土临界细粒含量的多途径判别研究

临界细粒含量反映了无黏性混合土颗粒级配和结构性对力学性状的重要影响,其值的确定是一个相互验证的过程。假设无黏性混合土具有砂-粉二元结构,在此基础上通过理论分析颗粒骨架于孔隙比的影响,运用土体基本物理指标对临界细粒含量的范围进行了预测;最大孔隙比和最小孔隙比随着细粒含量的变化反映了颗粒的形状和相互间接触关系,由此得到的临界细粒含量也是区间值;分形理论中的分维数反映了土体颗粒结构的自相似性,通过分形维数变化情况的探讨进一步缩小了临界细粒含量的取值;稳态线反映出无黏性混合土的力学性质特征,取稳态线斜率变化处的细粒含量为临界细粒含量。后两种方法得到的临界细粒含量均在前两种方法获得的区间范围内。综合各种方法,得出由南京砂重塑得到的无黏性混合土的临界细粒含量为25%。     

基于动三轴试验的现场液化判别剪切波速法

通过控制土体剪切波速的动三轴液化试验，得到了更能真实地反映土体的抗液化能力的临界剪应变参数。文中探讨了各因素对临界剪应变的影响，并结合动三轴试验结果和剪切波速判别方法，对取土地区自由场地进行液化评估，得到了满意的结论。     

高埋深条件下尾砂土的动强度特性

为分析随着尾矿坝坝高的增加,处于尾矿库高埋深条件下的尾矿料在地震作用下是否会出现液化现象或发生较大永久变形,选择尾砂土进行高埋深条件下不同围压400,800,1 200 kPa的动强度试验,并进行尾砂土液化影响深度分析。分析成果表明高埋深条件下尾砂土的动应力随围压的增加而增大,随固结应力比的增加而增大,变化规律和小围压下的变化规律基本相同;高围压条件下,围压对液化应力比影响较大,液化应力比随围压的增加而减小,但归一化较差。采用规范的尾矿料地震液化判别方法,在尾砂土较小干密度和低固结应力比条件下,中部尾砂土存在大概率液化可能,随着地震作用应力比随埋深的逐渐折减,底部尾砂土可以不考虑液化问题     

汉江兴隆水利枢纽泄水闸地基处理设计

汉江兴隆水利枢纽泄水闸深厚粉细砂土层地基厚约25 m。为解决地基沉降量大与饱和砂土震动液化问题,经对强夯法、振冲法和水泥土搅拌桩法等处理方案比选后,决定采用水泥土搅拌桩对地基进行处理。现有搅拌桩工程实例大多是处理摩阻力较小的黏性软土,对于处理摩阻力大和存在流动地下水的粉细砂层尚属少见。为此,对水泥土搅拌桩进行了室内和现场试验研究,证实了搅拌桩适宜于处理兴隆泄水闸粉细砂地基。搅拌桩采取格栅式布置,置换率约20％。施工完成后的搅拌桩质量检测全部合格,变形监测结果表明,沉降量控制满足设计要求。     

砂土液化及液化后分析综述

综述近３０年来国内外有关砂土液化及液化后分析方法的主要科研成果，叙述由Ｓｅｅｄ等人发展起来的砂土液化分析的总应力法和由Ｍａｒｔｉｎ等人发展起来的有效应力法，对各种方法的优缺点进行比较，并认为今后在液化的判别方法、液化时固相与液相转换机理、骨架与水相互作用、液化时的大位移与大变形问题、土体液化后特性及液化后土体破坏机理和破坏过程、震后再固结体应变变化规律、不规则荷载下砂土的液化特性及影响孔压变化的地震波序的主要控制参数等各方面问题有待于进一步研究。     

饱和砂土液化后强度与变形特性的试验研究

利用双向振动三轴试验装置,进行了饱和砂土液化后静力再加载试验。从砂土受振动荷载结束后所处的拉伸、压缩两种状态出发,对饱和砂土液化后的强度变形特性进行分析,研究了液化程度和围压对饱和砂土液化后不排水变形特性的影响。试验结果表明：振后处于拉伸状态的试样,液化后的变形由低强度段、超线性强度恢复段和次线性强度恢复段三段组成;振后处于压缩状态的试样,液化后的变形则只有次线性强度恢复段。提出了统一描述两种状态下砂土液化后应力应变关系的三阶段模型,并给出了模型参数的推导过程。与试验结果对比显示,该模型的预测值与试验值吻合较好,该模型有较好的适用性。     

循环荷载作用下建筑垃圾土动力性能

国家基础设施建设不断推进,大量建筑垃圾随之产生。对建筑垃圾进行资源化利用,不仅经济环保,且可缓解环境压力。通过室内大型动三轴试验,对建筑垃圾土与砂土动力性能展开研究,包括动应力-动应变、时程曲线、动弹性模量、阻尼比和液化评估分析。试验结果表明：建筑垃圾土破坏动应力约为砂土的1.3倍,即建筑垃圾土的承载能力明显高于砂土。在循环荷载作用下,砂土超静孔隙水压力大约是建筑垃圾的2.5倍,因此建筑垃圾土发生液化可能性更小。建筑垃圾土动弹性模量远高于砂土,最高是砂土的1.3倍。建筑垃圾土动力性能均高于一般砂土,建筑垃圾土具有代替砂土用作道路工程填料的潜力。     

饱和砂砾料液化特性的试验研究

本文通过大型动三轴往返加荷试验(试样尺寸30×75cm)，研究了不同含砾量35%、50%、65%、80%和不同排水条件对饱和砂砾料液化特性的影响。研究结果表明，在不排水条件下，以初始液化作为破坏标准，含砾量不同对饱和砂砾料的抗液化强度影响不大；而在排水条件下，饱和砂砾料的抗液化能力则随着含砾量的增大而提高。排水条件下饱和砂砾料的动强度比不排水条件下的要高得多，而变形则明显小于不排水条件下的变形。     

循环荷载作用下砂土液化特性的非圆颗粒数值模拟

针对纯圆颗粒模拟的缺陷,利用颗粒流计算程序的团颗粒方法开发了形状近似实际角粒砂的角粒团颗粒,研究了颗粒形状变化对数值试样液化特性的影响及其细观机理。利用自行开发的随机数制样方法制备出多种形状颗粒随机混合的仿真试样,分析了振动液化过程中细观组构的演化规律,并与砂土可视化模型试验结果进行了对比。结果表明,颗粒棱角度越大,试样抗液化能力越强,其在细观机理上与初始平均接触数大小有关;随机混合仿真试样可以从定性角度反映实际砂土振动液化过程中的细观组构演化规律,为今后进一步的定量研究奠定了基础。