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。     

基于广义剪应变的各向异性固结饱和砂土超静孔压发展模型

各向异性固结条件下饱和砂土中超静孔隙水压力的发展规律对于理解砂土液化行为至关重要。使用空心圆柱扭剪仪进行了一系列扭剪试验,研究了初始固结条件（初始平均有效应力p'₀、固结应力比K）和循环加载条件（循环应力比CSR）对饱和砂土的广义剪应变γ_g和超静孔压比r_u发展规律的影响。试验结果表明,各向异性固结条件下的砂土表现出三类破坏模式：循环迁移、循环液化和残余累积变形。在所有3种破坏模式下,归一化超静孔压比r_{u, n}都与γ_g相关。据此提出了考虑各向异性固结条件的饱和砂土超静孔隙水压力预测模型。该模型能合理预测不同固结应力状态下超孔隙水压力的发展。     

双向耦合剪切条件下饱和砂土动强度特性试验研究

合理评价循环荷载作用下饱和砂土的液化过程及性质演变规律,是解决液化砂土大变形问题的关键。通过饱和砂土不排水循环三轴试验,分析了饱和中密南京细砂液化阶段性特征,引入Gompertz函数来描述表观黏度与孔压比之间的关系,提出了一种修正的孔压触变性流体模型,并验证了模型的合理性。①饱和砂土液化过程具有明显的阶段性特征,根据孔压比增长速率可分为固态土体阶段、固液相变阶段、触变性流体阶段和稳定性流体阶段,并基于其他学者的试验结果验证了四阶段特性及阶段划分方法的适用性。②采用Gompertz函数代替线性函数来描述表观黏度与孔压比之间的关系,并利用不同的破坏速率参数c来表征循环荷载作用下饱和砂土的不同阶段,提出了考虑液化阶段性特征的修正孔压触变性流体模型,为解决地震液化问题提供了一种新的统一方法。

     

碎石桩施工“砂沸”现象探讨

论述了碎石桩成桩后出现"砂沸"现象的原因,并对淤泥质土层较厚范围内没有出现砂沸现象,但出现地面隆起,使桩体碎石不易密实的问题进行了分析,指出为达到较好地消除液化的效果,可将碎石桩穿至或者穿透液化层。     

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。     

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。     

爆炸引起饱和砂地表沉降的试验研究

通过观察,分析模型试验的现象和结果,讨论了爆炸加密饱和砂的机理,研究了药量与地表下沉量的规律,指出在爆炸加密砂基的问题中比药量不是主要的物理参数。总结出了地表下沉量及爆炸作用范围的计算公式。研究结果表明,爆炸振动引起砂体的破坏与再排列是砂基密实的主要原因。     

基于数字图像技术的砂土液化可视化动三轴试验研究

为了研究液化过程中饱和砂土孔隙结构的变化规律,基于砂土的孔隙结构与其电阻率之间存在定量关系的基本认识,自主研发了动三轴液化电测试验设备,建立了变高度等体积试样的电阻率计算方法,开展了不同相对密度和循环荷载幅值下饱和砂样的液化电测试验。结果显示：循环荷载作用初期,电阻率波动不明显,在孔压比较高、动应变出现较大波动时,饱和砂土试样的电阻率才出现明显的波动响应;循环末时刻的电阻率变化量随动荷载振次的增多而下降,并可划分为3个阶段：平稳下降阶段、快速下降阶段和缓慢下降阶段,且受到试样相对密度和动荷载幅值的显著影响;循环末时刻的电阻率变化量与孔压比存在反比函数关系,并在初始液化后继续减小。基于上述测试结果,探讨了液化过程中饱和砂土存在孔隙结构变化的规律性,为砂土液化过程数值模拟获得的细观结构变化规律提供试验依据。