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．     

冲击载荷下饱和砂土密实与排水过程的初步分析

 考虑液化后饱和砂土在重新固结时砂土骨架的压缩变形, 对冲击造成液化的饱和砂土在排水与密实过程中砂面沉降速度、沉降量、超孔隙水压力等参数随时间的变化进行了初步的分析。在对液化后饱和砂土的渗透系数进行必要的修正后, 分析计算结果与实验结果吻合得较好。     

冲击载荷下饱和砂土砂面沉降的实验研究

在落锤式冲击荷载下,通过对饱和砂土砂面沉降量的测量,得到液化前和液化后又重新固结的饱和砂土相对密度的变化规律,以及相对密度增量与初始相对密度的关系。对不同落高下砂面沉降量的测量,得到冲击强度与沉降量的关系。这些结果可指导爆炸法密实砂土地基工程。     

冲击载荷下饱和砂土渗流强化与结构破坏的实验研究

 博士学位论文摘要　对研究冲击载荷作用下饱和砂土的液化、渗流和固结过程的文献作了总结。饱和砂土的冲击液化与循环载荷下的液化区别在于: 冲击载荷的强度高、时间短, 具有较强的应力波传播效应, 而循环载荷的作用时间长, 超孔隙水压力的升高是逐步累积的结果; 影响饱和砂土冲击液化的因素有砂土的粒径大小与级配、相对密度、初始应力条件、强度特性、排水条件、冲击载荷强度及作用时间等; 现场爆破密实砂土地基时, 砂面沉降量除与砂土的初始相对密度、渗透特性等有关外, 还与药包的重量和埋深、距爆源的距离有关; 相同重量的药包在同一点爆破造成的砂面沉降量随着爆破次数的增加逐渐减小; 采用小药包多次爆破造成的砂面沉降量总和比大药包(小药包重量之和) 一次爆破造成的砂面沉降量要大; 排水固结过程是从下面开始, 逐步向上传播的。在考察饱和砂土受到冲击载荷的液化密实模拟实验中发现: 排水沉降不是均匀现象, 出现了纵向排水通道、横断裂纹等非均匀现象。在我们自己设计加工的实验装置和测压系统的基础上, 对冲击造成的饱和砂土中的冲击压力进行了测量, 分析了冲击造成的压力波形, 对压力波形中压力降低达到某个极限值时会持续一段时间的原因进行了初步的分析解释; 采用长管衰减冲击压力的方法, 测量得到了超孔隙水压力的长期衰减过程。超孔隙水压力在消散时明显可分成两个阶段: 第一阶段压力变化不大或在某个值上持续一定的时间, 第二阶段则消散较快。对砂面沉降量的测量得到了饱和砂土液化前和液化又重新固结后的相对密度的变化, 以及相对密度增量与初始相对密度的关系。对不同落高下砂面沉降量的测量, 得到了冲击强度与沉降量的关系。液化后的渗流是一种强化渗流, 实验结果表明最大的强化渗透系数一般是静水力作用下的最大渗透系数的4～ 6 倍。分析了饱和砂土液化后在整个固结过程中砂面沉降量、固结部分砂土的高度、超孔隙水压力等随时间的变化, 对估算排水固结时间的V. A. F lo rin 公式进行了修正, 得到的液化后饱和砂土固结过程中各参数随时间变化是非线性的, 计算结果与实验结果在主固结阶段吻合较好。对含弱透水层的饱和砂土结构的渗流与固结, 也做了初步分析。     

骨架各向异性对饱和砂土孔隙水压力的影响

利用固体力学的规范空间理论，并基于各向异性子空间中土体体积的模态变化量及其产生机理，给出了统一形式的各向异性土体的孔隙水压力公式，讨论了各向异性孔隙水压力系数的试验测定方案，计算了横观各向同性对孔隙水压力的影响。     

冲击载荷下饱和砂土中流动和破坏的X光观测

介绍脉冲X光机和医用X光机的特性，应用这两种设备进行一系列饱和砂土的冲击加载实验。利用医用X光机拍摄到了饱和砂土在冲击载荷作用下产生的横断裂缝，纵向排水通道以及密实沉降的照片，得到了横断裂缝和纵向排水通道的出现规律，从而为研究饱和砂土冲击液化后结构破坏与密实沉降的机理提供了一种实验观测手段。     

论孔隙水压力涉及超孔隙水压力的类型划分与变化

目前,孔隙水压力涉及超孔隙水压力的分类有三个方案。该文对这些分类方案存在的问题进行了分析,提出新的分类方案,并论述了孔隙水压力涉及超孔隙水压力的类型的变化。     

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。     

液化土振动过程中孔隙水压力变化分析

针对液化土受振后孔隙水压力变化的情况进行了研究，通过模型试验，分析并比较了液化土模型地基加固前后在地震波水平循环荷载下的振动特性。     

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。     

饱和砂土地基液化特性振动台试验研究

饱和砂土地基试验是研究碎石桩复合地基抗液化性能振动台试验的先导和必要组成部分。本文采用自行研制的简易单向专用振动台和大型叠层剪切变形模型箱完成了两个饱和砂土地基模型的三次振动台试验,验证了模型箱的性能和模型地基内部的均匀性。通过量测振动过程中砂土的超静孔隙水压力,得到了饱和砂土地基液化规律以及振动加密对其抗液化能力的影响。同时,探索了饱和砂土地基液化大型振动台模型试验技术,如饱和砂土模型地基设计与制备、传感器布置、试验加载方案确定等,为今后开展此类试验提供一般的研究思路,并且为后续碎石桩复合地基振动台试验提供了必要的技术经验。     

循环荷载下饱和南沙珊瑚砂的液化特性试验研究

针对饱和南沙岛礁珊瑚砂,开展了一系列不排水循环加载试验,研究了相对密度D_r和初始围压■对饱和珊瑚砂的超孔隙水压力、应变发展、有效应力路径及动强度特性的影响,并比较了珊瑚砂与福建砂的液化特性差异。试验表明,珊瑚砂的超静孔压Δu的发展模式与石英砂的有较大区别,可用修正后的Seed模型进行表征。珊瑚砂液化时的累积能量耗散远比福建砂的大。珊瑚砂的轴向应变ε_(DA)随着循环振次增加而逐渐变大,不会发生急剧增大的现象。在有效应力路径接触相转换线后,珊瑚砂会发生剪胀和剪缩交替出现的现象,仍然会存在有效应力。较之福建砂Δu的波动特征,珊瑚砂Δu的波动更大,且当Δu接近■时波动明显增大,产生"瞬时液化"现象。珊瑚砂的动强度随着D_r以及■的增大而增大。珊瑚砂的动强度大于石英砂的动强度。     

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。     

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。     

双向耦合剪切条件下饱和松砂的液化特性试验研究

为了模拟海床及海洋建筑物遭受波浪荷载时所引起的循环应力,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向–扭转双向耦合循环剪切试验。加载路径在σd/2-τ应力空间内为椭圆。试验在保证椭圆面积不变的情况下,分别变化竖向和扭转向的荷载分量幅值,以此来探讨双向耦合剪切试验中各个分量的变化对饱和松砂的循环强度特性的影响。试验结果表明砂土在双向耦合荷载作用下,其液化强度与加载椭圆路径的面积和两个荷载分量比值密切相关。当轴向应力与剪应力幅值的比值保持不变时,砂土液化强度随着椭圆面积的增大而降低。而在椭圆面积保持不变时,当竖向与扭转向荷载分量的比值小于某一临界值0.6～0.75时,砂土液化强度随着比值的增加而增大,当竖向与扭转向荷载分量的比值大于某一临界值0.6～0.75时,砂土的液化强度随着比值的增加而减小,在临界值0.6～0.75之间表现出最高的强度。另外,在一个周期内孔隙水压力的循环变化与轴向应力相位一致,与循环剪应力相位相差90。     

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。     

循环荷载下饱和砂土的孔压触变性

将液化土体视为流体进行液化效应分析是一个前沿的技术思路。其中,合理描述液化土体的流体性质是一个关键问题。提出循环荷载下饱和砂土孔压触变性的概念和基本设想。采用点差法计算相变后饱和砂土流动性曲线各点曲率,给出了依据流动性曲线加速增长段的最大曲率确定初始流体状态的经验方法。基于饱和砂土不排水循环三轴试验,发现进入流体状态后的饱和砂土应力-应变率关系满足Cross型触变性流体状态方程,其内部结构参数与土中残余有效应力比具有正比例关系;此时Cross型触变性流体速率方程描述的物理实质即为土体内的孔压增长过程。试验结果印证了论文提出的基本设想,证明了循环荷载下进入流体状态后的饱和砂土具有孔压触变性流体特征。     

单向循环荷载作用下饱和砂土中单桩沉降模型试验研究

通过饱和砂土中模型桩在单向循环荷载比(循环荷载幅值与桩的极限承载力的比值)分别为12.5%,25%,50%三种情况下的沉降试验,研究了模型桩在不同动力循环加载情况下的桩顶累积沉降和动位移幅值随振动次数的变化而改变的规律,拟合了沉降试验曲线的回归方程。对试验结果进行分析后得出:循环荷载比和循环次数是影响饱和砂土中单桩桩顶累积沉降的主要因素。     

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,结合前人的空心圆柱扭剪单元体试验,比较了二阶功、弹塑性刚度矩阵对称部分和失稳模量3种准则对复杂应力路径下砂土静态液化失稳预测的效果。发现包括:基于弹塑性刚度矩阵对称部分的失稳触发表达式不依赖于加载路径,具有更好的通用性,其预测的失稳点早于或与实际失稳点吻合;失稳模量理论可预测实际液化失稳的位置,但判定表达式因加载条件不同而变化。获得了复杂应力路径下的失稳线,分析了静态液化触发前砂土可发挥峰值摩擦角受中主应力、主应力方向等因素的影响。     

Static liquefaction of fibre reinforced sand under monotonic loading

This paper explores the possibility of improving the monotonic undrained response of a loose clean sand which normally appears susceptible to the phenomenon of static liquefaction by mixing the sand with discrete flexible fibres. It is shown that the reinforcement inclusions reduce the potential for the occurrence of liquefaction in both compression and extension triaxial loadings and convert a strain softening response (typical for a loose unreinforced sand) into a strain hardening response. Fibre orientation distribution and the apparent sand matrix densification due to the presence of fibres in the voids appear important for the fibre reinforced soil behaviour. Normalisation of the effective stress paths with the mean effective stress at the end of consolidation shows a common path once the characteristic state is reached irrespective of the fibre concentration. The mobilised angles of friction coming from the slopes of the stress paths at large strains are very different for compression and extension and this is a consequence of the anisotropic nature of the distribution of fibre orientations. When full liquefaction of reinforced specimens is induced by strain reversal, the lateral spreading of soil seems to be prevented. Analytical developments including the key aspect of fibre orientation distribution, have shown that once the tensile contribution of fibres has been taken out of the composite stresses, the experimental data in the stress plane for all the tests at large shear strains nicely collapse onto a unique line corresponding very closely to the mobilised steady state or critical state angle of friction of the tested sand.