一种基于能量孔隙水压力模型的饱和砂土液化风险评估方法

根据场地液化风险评估结果,采用相应措施对场地进行治理,可避免液化引起的破坏,因此场地液化评估具有重要的研究价值。基于双向动三轴数值试验,以地震波阿里亚斯强度为能量参数,建立一种新的能量孔隙水压力模型,同时研究固结压力和固结比对孔隙水压力模型的影响;利用饱和福建标准砂动三轴试验结果验证该能量孔隙水压力模型的合理性和准确性;基于能量孔隙水压力模型,考虑渗透性以及剪应力折减函数对孔隙水压力的影响,建立一种新的场地液化风险评估方法,并利用离心机振动台试验和数值试验验证该评估方法。结果表明,该评估方法能够准确地预测出土体孔隙水压力的产生和累积规律,因此可用于场地液化风险的评估。     

尾矿料的动强度特性试验研究

通过对某尾矿坝料进行固结不排水动力三轴试验。对两种尾矿料在不同围压和固结比应力条件下之动强度、孔隙水压力及轴向应变的变化进行了研究。试验结果表明,在循环振动荷载下,对同一固结比,动剪应力随围压的增大而增大,同一围压下,动剪应力随固结比的增大而增大。孔隙水压力的增长主要发生在振动前期,固结比对孔隙水压力的增长影响明显,同时试验结果可用双曲线较好地进行拟合。在低固结比条件下,轴向应变1%附近存在应变突增点。试验研究成果为该坝的动力稳定性分析提供了参数,也为后续尾矿料的动力特性研究提供参考。     

中国尾矿坝地震安全度（10）──用动单剪仪研究大石河尾矿砂的动特性

本文用动单剪仪对大石河三种尾矿砂样的动特性进行了研究。内容包括：动模量比、阻尼比随剪应变的变化规律；液化应力比、动剪应变及动孔压随循环数的变化规律；试样达液化标准后在不排水条件下静剪应力随静剪应变的变化规律。研究成果已用于大石河尾矿坝的震害分析。     

高频振动时振动频率对饱和密砂动力特性影响试验研究

为研究饱和密砂土地基高频振动沉桩过程中土体动力特性,采用高频振动三轴仪对饱和密砂土进行不同振动频率下的振动液化试验,根据试验结果,给出液化时间t、液化振次NL、振动频率f三者的关系式。研究频率改变对动孔隙水压力随时间振次增长的影响,并将试验得出的孔压比和振次比关系与已有的动孔压应力模型比较,发现频率的提高会改变曲线形态。频率对饱和密砂振动过程中轴向应变的发展有显著影响,频率提高会降低砂土液化时的轴向应变,不同的振动频率会改变砂土液化前轴向应变随时间和振次的增长速度,影响轴向应变比与振次比关系。     

城市固体废弃物的动强度试验研究

通过人工配制城市固体废弃物试样,利用中型动三轴试验仪,进行城市固体废弃物的动强度试验。试验结果表明,动孔隙水压力的发展与动应变密切相关,且振动次数超过一定值后孔隙水压力趋于稳定,但在振动过程中并未出现液化现象;提出不同应变破坏标准和等效振动次数的动强度指标,为填埋场动力稳定性分析提供合理的强度参数。城市固体废弃物的动强度曲线具有良好的归一化性状,进行少量有代表性的动三轴试验,即可方便地建立不同初始应力状态下任一等效振动次数的动应力-应变关系的数学模式,为震陷量的计算提供计算公式及相应试验参数。     

土液化特性中的几点发现

本文介绍了近二十年来在我国水利水电科学研究院进行饱和土振动液化试验研究中发现的几个重要特性。它们包括应力状态对饱和砂土振动液化过程中孔隙水压力变化的影响,颗粒排列对砂土骨架结构振动稳定性的影响,饱和砂土在振动作用下孔隙水压力的产生、消散和扩散机理,以及粉土（少粘性土）液化可能性的评价准则等等。这些特性都是当今研究液化问题中被重视和感兴趣的题目。文中表达了作者对这些问题的看法。     

冻融作用下兰州饱和黄土的液化特性研究

为了研究冻融循环作用对饱和黄土液化特性的影响,通过室内冻融循环试验和动三轴试验,研究冻融循环前、后兰州饱和黄土的动残余应变和动孔隙水压力变化特征,分析冻融循环次数对饱和黄土液化循环剪切破坏次数的影响规律,探讨冻融循环前、后饱和黄土的平均有效应力–偏应力和动应力–动应变变化特征,并结合冻融前、后的颗粒分析试验和SEM微结构测试结果,分析冻融循环导致饱和黄土结构的变化特征及其对土体液化特性的影响。研究结果表明:冻融循环导致了饱和黄土的抗液化性能的劣化,循环剪切破坏次数在冻融循环次数为0～5次时显著减小。随着冻融循环次数的增加,饱和黄土动残余应变总体增加;冻融循环后,土体的动孔隙水压力比总体上较原状黄土的动孔隙水压力比明显增加,但与冻融循环次数的相关性不明显。随着冻融循环次数的增加,土体中黏粒含量增加,砂粒含量减少,团粒减少,土体颗粒趋于破碎,架空孔隙明显减少;冻融循环引起的土体颗粒与结构变化是导致土体液化特性变化的主要原因。     

循环加载频率对砂土液化模式的影响试验研究

为了研究循环加载频率对饱和砂土的液化特性的影响,针对密实度为35%、50%、70%的福建标准砂进行了振动频率为0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz的循环扭剪试验,并对密实度为50%的珊瑚砂和细砂进行了振动频率为0.1Hz和1Hz的循环扭剪试验。结果表明:无论是松砂还是密砂,其剪胀剪缩特性与加载频率密切相关,在低频荷载作用下表现出显著的剪胀特性,达到初始液化后孔隙水压力波动,土体仍具有抵抗液化能力,呈现"硬化型"液化模式;在高频荷载作用下表现出显著的剪缩特性,达到初始液化后孔隙水压力保持稳定,循环液化模式呈现"软化"特征,珊瑚砂和细砂的孔隙水压力特征和液化模式也同样受加载频率的影响,说明循环加载频率显著影响饱和砂土的剪胀剪缩特性,进而影响液化模式;液化阶段产生的流滑变形大小与加载频率密切相关,低频荷载作用下所产生的流滑变形显著大于高频荷载作用下的流滑变形。     

水泥胶凝砂土动力特性研究

通过室内动三轴试验研究了砂土与水泥胶凝砂土在不同应力条件下的动力变形特性及抗液化特性,结果表明:胶凝材料的掺入显著提高了砂土在动荷载作用下抵抗变形的能力,在较低水泥掺加量条件下,胶凝砂土中砂土的动力特性仍占据主导地位,其动力特性仍可用沈珠江提出的砂土动力黏弹性模型来模拟;胶凝砂土的动模量比砂土大3倍以上,而抗液化动剪应力则为砂土的2倍以上,但初始变形量及累计动残余变形量值均较砂土大幅降低;胶凝作用对低应力状态更为敏感,应力水平越低,胶凝作用对砂土抵抗动力变形能力的提高越显著,随着胶凝材料掺入,浅层砂土已很难发生地震液化,深层砂土的液化破坏主要为变形破坏,但破坏时也累积了较大的动孔隙水压力。     

随机地震荷载作用下黄土的液化特性

 以场地未来50 a超越概率10%的地震波作为输入激振波,对取自宁夏南部西吉县夏家大路喜家湾滑坡后壁的黄土开展动三轴试验,研究随机地震荷载作用下黄土中孔隙水压力的增长基本特性、影响效应及孔隙水压力增长规律。由试验结果可知,在随机地震荷载作用下,孔隙水压力对输入动荷载的响应具有明显的滞后性,其增长主要集中在地震荷载的有效持时范围内。输入地震荷载的幅值、有效持时以及固结压力对黄土的液化特性有较大的影响,幅值较大、持时较长、固结压力较小时,更有利于孔隙水压力的发展。由于孔隙水压力的增长是源于孔隙的压缩引起的,因此,可以将孔隙水压力比表示为残余应变的函数,据此,可得地震荷载作用下,黄土不同变形情况时孔隙水压力的发展水平及液化程度。     

强硫酸钠盐对饱和砂土动力特性影响的试验研究

为了研究强硫酸盐对饱和砂土动力特性的影响,配制五种不同工况饱和砂土试样。通过动三轴仪对试样土体进行动力特性试验,通过试验得到试样土体的应力曲线、应变曲线、动剪应力应变滞回曲线。结合ANSYS软件,模拟不同工况下饱和砂土的路基模型,分析其在地震荷载下Y轴的应力变化规律。结果表明：当土体达到液化时,含盐饱和砂土较不含盐饱和砂土所需振动次数更多;含盐饱和砂土中,10%含盐饱和砂土较其他三种土体达到液化时所需振动次数更多;当硫酸盐含量适当时,土体的动力特性高于普通砂土,而当硫酸盐含量继续增加时,土体的溶陷特性大于抗液化性能,土体刚度降低,抗液化性能降低。     

在动荷载作用下饱和砂土的液化及其强度

本文应用惯性力式双向振动三轴仪模拟了工程上常见的三种应力状态,对饱和砂土进行液化试验,求出孔隙水压力、动强度等一系列指标,供工程的抗震稳定分析参考和应用。此外,还对动孔隙水压力过程线的波峰中出现的“凹槽”进行了分析和解释。     

尾矿坝液化判别简化方法研究

在现有尾矿坝液化判别研究成果的基础上,提出利用尾矿坝在不同深度和不同沉积滩距离处的放大系数和折减系数来计算动剪应力的方法。该方法可以考虑尾矿坝坝体的刚度和距离对液化特性的影响。结合大量的现场标贯试验和室内动三轴试验,研究细粒含量对尾矿材料液化特性的影响,并提出细粒含量对尾矿材料液化特性影响的修正公式。通过考虑上覆有效应力、钻孔直径、钻杆长度、落锤条件以及细粒含量等影响因素,对尾矿材料的抗液化强度进行修正。结合抗液化安全系数的概念,比较动剪应力和抗液化强度,判别尾矿材料的液化程度。使用Visual Fortran语言,编制与提出的尾矿坝液化判别方法相应的液化判别程序,便于该方法在尾矿坝液化判别方面的推广和应用。     

动态土工真三轴仪在砂土液化研究中的应用

为了模拟实际场地中土体变形和强度特性,研究开发了揭示侧限条件下饱和砂土震动液化机理的试验方法。文中采用了动态真三轴试验系统,该设备采用刚性板加柔性面的混合边界加载装置,并应用先进的CATS试验控制系统。试验结果表明应用动态土工真三轴仪进行砂土液化实验是可行的,并初步分析了侧限条件下的液化机理,即土体将在轴向压力、侧压和孔隙水压力相等的条件下发生液化,表明振动荷载过程中的应力重分布对砂土液化强度和孔隙水压力发展等具有显著的影响。     

某场区特殊性砂土微观特性研究及其液化判别

通过常规土工试验、X光衍射试验、扫描电镜及动三轴试验对海南某场区特殊性砂土进行了详细的分析测试。测试结果表明,该特殊性砂土具有高细粒土含量、高黏粒含量及高黏土矿物含量的"三高"特性,且砂土主要成分为磨圆度较差的石英颗粒和充填其中的片状高岭石,这些微观特性决定了其具有较高的抗液化性能。根据动三轴试验得出动强度曲线,采用抗液化剪应力法对其进行液化判别,判别结果为非液化土层。     

侧限条件下饱和砂土的液化机理研究

利用土工动态真三轴仪进行侧限条件下饱和砂土的液化试验研究。通过对应力时程曲线及有效应力路径的分析发现,侧限条件下循环荷载试验中饱和砂土达到初始液化后孔隙水压力和围压随轴向动荷载同步等值变化,广义剪应力和有效平均主应力始终保持在液化应力水平,基于以上现象提出"持续液化"的概念,与常规试验中的"瞬时液化"进行比较发现,常规试验中影响土体剪胀性的因素,如密度、固结比、粒径,并不会影响侧限条件下循环荷载试验中"持续液化"的发生。     

振动单剪仪的研制和调试

在我所1964年制成的静力单剪仪的基础上,研制了一种振动单剪仪。此仪器由剪切盒、静力加荷系统、电磁式激振器和电子测量系统组成。剪切盒由多个圆环迭成,圆环内有橡皮膜,在其中安装试样.垂直和水平荷重是用气压施加的,并且分别由两个调压阀控制。利用水平加荷设备,可以使试样在各种不同的初始剪应力下振动.激振力是由超低频讯号发生器发出的讯号,通过功率放大器放大,再输入激振器而产生的。最大激振力为120kg,常用的频率为每秒2周。利用这种仪器,可以测量不排水试样在各种振动过程中的动剪应力、孔隙压力和位移,并确定其动剪切模量、阻尼比或液化强度等。经过初步试验,证明其性能尚佳.此仪器结构简单,加工容易,电子仪器设备可用国内产品配套,进行试验时制备试样和操作都比较方便,是目前一种比较实用的研究土的动力性质的仪器.     

振动台上饱和砂土大型液化试验研究

一、前言 用试验手段模拟地震作用是十分复杂的,目前在实验室进行砂土液化试验多采用动三轴仪、动单剪仪和扭剪仪,由于这些试验中采用的试样尺寸小,其边界条件、受力状态不能满意地模拟地震时现场沉积砂土的性状。一般认为,地震时饱和砂土液化,主要是由于动基岩向上传播的剪切波在土体内产生的循环剪应力而引起土内超孔隙水压力作     

车辆荷载作用下冲填土的孔压发展试验研究

以上海临港新城冲填土地层分布区的道路在车辆振动荷载作用下路基变形、破坏时孔隙水压力发展规律为研究对象,以不同的振动频率和动应力来模拟车辆振动荷载,进行了振动三轴试验研究,试验结果表明:在相同固结比,不同振动频率和振幅情况下,孔隙水压力随着振动次数的增加而增大,在开始振动的前一段时间,孔隙水压力增加较快,但当振动次数比达到0.2以后,孔隙水压力增加比前一段时慢,但会一直持续增加,直到液化破坏.冲填土在低频率和高频率车辆振动荷载作用下隙水压力的发展模式不同,低频率下孔隙水压力的发展规律可以用多项式进行模拟;高频率下孔隙水压力的发展规律可以用幂指数模型进行模拟.本研究成果为上海临港新城冲填土地层分布区的道路路基的设计、施工以及防止工程地质灾害的发生提供了有价值的参考.     

山西粉土的动力特性试验研究

通过对山西地区代表性的粉土进行室内的共振柱试验及动三轴试验,研究了本地区粉土的动力特性和粉土在振动过程中孔隙水的变化规律,重点把粉土的共振柱试验结果与Seed和Idriss建议的砂土及饱和粘土的剪切模量比与剪应变(G/G0-γ)曲线和阻尼比与剪应变(D-γ)曲线的变化范围进行了对比分析。研究结果表明:粉土的剪模量比要比饱和砂土的大,其阻尼比小于砂土的阻尼比;粉土的抗液化强度与液化振次之间的关系可用乘幂函数来表示,其振动孔隙水压力的变化规律可以用二次抛物线拟合;结合了本地区的工程实践经验,可为工程设计与施工提供参考。