砂桩加固可液化地基的振动台试验研究

饱和砂土地震液化问题是岩土地震工程中一个重要的研究课题,利用振动台在室内开展相关研究是一种行之有效的方法.利用小型振动台模型试验研究散体材料加固可液化地基,得出不同桩距下孔隙水压力的变化规律,探讨不同桩距对抗液化效果的评价.试验表明,桩距在3～3.5桩径时,孔隙水压力最小,抗液化效果最佳;而且得出浅层土比深层土更易液化的结论.建议在实际设计中桩距取3～3.5桩径,并且长短桩结合使用,既能取得良好的加固效果又能降低工程造价.     

砂土各向异性和不排水剪切特性研究

在不同应力路径下,进行三轴和扭剪不排水剪切试验,揭示砂土力学行为与应力路径和各向异性的关系,并对砂土的细观结构和各向异性进行量化.研究结果表明,砂土的力学特性受材料各向异性和应力各向异性耦合影响.砂土各向异性的量化研究和力学试验结果为后续本构模型发展提供了依据.     

考虑中主应力效应Gudehus-Bauer亚塑性模型的改进

针对Gudehus-Bauer亚塑性模型不能考虑中主应力影响,在Gudehus提出的响应包络线理论基础上,提出了在模型的非线性项乘以一个考虑中主应力的因子进行改进.这种改进增加了土体剪切时的强度,改变了土体受压时的变形.新模型对中主应力的变化在中主应力参数影响程度能够有一定反映.同时将改进后的模型与中主应力参数为常量的真三轴实验进行了比较.结果表明改进后的模型可以模拟中主应力对砂土强度和变形特性的影响,能够定量预测由于中主应力影响产生的体积应变.     

Constitutive equations and finite element implementation of strain localization in sand deformation

A recently proposed model coupling with the solid-fluid of the saturated sand was utilized to study the deformation band. Based on the critical state plasticity model by Borja and Andrade, the hydraulic conductivity tensor was naturally treated as a function of the spatial discretization matrix about the displacement and the stress field, allowing a more realistic representation of the physical phenomenon. The fully Lagrangian form of the Darcy law was resolved by Piola algorithm, and then the flow law was gained, leading to the implementation of a modified model of the saturated sand. Then the criterion for the onset of localization was derived and utilized to detect instability. The constitutive model was implemented in a finite element program coded by FORTRAN, which was used to predict the formation and development of shear bands in plane strain compression of saturated sand. At last, the formation mechanism of the shear band was discussed. It is shown that the model works well, and the simulation sample bifurcates at 1.18% axial strain, which is in a good qualitative agreement with the experiment. The pore pressure greatly affects the onset and development of the deformation band, and it obviously increases around the localization-prone regions with the direction toward the outer side of the normal of the shear band, while the pore stress flows nearly horizontally and is distributed equally far away the shear band region. Foundation item: Project(2006G007-C) supported by the Foundation of the Science and Technology Section of Ministry of Railway of China; Project(77206) supported by the Excellent PhD Thesis Innovation Foundation of Central South University, China     

基于改进一次二阶矩法的砂土液化判别方法

通过对改进一次二阶矩可靠性分析方法进行研究,提出了一种基于标准贯入击数极限状态方程的地震液化可靠度评估方法,并用Matlab 7．0编制了相应的地震液化概率判别程序。用该可靠性分析方法对1976年河北唐山大地震的资料进行了液化概率分析,并与实测值和规范判别法计算结果进行了对比。结果表明：该方法具有可行性和精确性,为砂土液化势评估提供了一种有效的新方法。     

饱和砂土振动液化的分析与应用

目的 探讨饱和砂土发生振动液化使地基土体丧失抗剪强度和承载能力,解决引起工程结构破坏的实际问题.方法 利用砂土振动液化机理、液化可能性及液化稳定性原理,详细地分析碎石桩加固的液化砂土地基.结果 碎石桩加固后的地基,含水量与孔隙比有所减小,而重度、内摩擦角、黏聚力明显增大,饱和砂土抗振动液化能力提高.结论 采用碎石桩加固粉细砂土地基,有效地消散和防止孔隙水压力的增高和砂土振动液化的产生,提高了地基土抗振动液化能力.从而为工程设计提供参考依据,为科学研究积累大量数据.     

夯扩挤密碎石桩处理液化砂土

目的 消除砂土液化,保证处理深度范围内地基土上下均匀,为液化砂土桩处理探索新的途径.方法 夯扩挤密碎石桩采用相同的夯击能量和贯入度控制桩体质量,以高能量施工设备进行孔内夯击填料,振动和挤密桩底和桩间土,使松散砂土颗粒重排,提高砂土的承载力和压缩模量.笔者对比分析夯扩挤密碎石桩在沿海高速路基工程上的应用实例.结果 采用夯扩挤密碎石桩复合加固地基,可提高砂层标贯锤击数30%,消除砂土液化现象,提高地基承载力,与振冲桩相比节省造价约20%.结论 夯扩挤密碎石桩方法工艺简单,施工质量易保证,节约水资源;夯扩挤密碎石桩对于公路路基工程,具有广阔的应用前景,开辟了处理砂土液化的新途径.     

砂土原位应力场中的灌注桩成孔卸荷收缩理论解

为了探究钻孔灌注桩在竖向成孔时伴随的孔周土体径向应力的卸荷情况,基于SMP屈服准则及非相关联流动法则,探讨了初始原位应力场条件下砂土竖向钻孔孔周存在的2个塑性区的应力状态工况,并推导了该工况的应力场、位移场的解答,给出了工况判别标准。结果表明:静止侧压力系数K₀、土体内摩擦角φ的选取关系到孔周塑性区半径r_e,r_p的变化,对塑性区的产生和发展有很大影响;不同K₀和泥浆重度r_mud下的孔壁相对位移、孔壁应力均随着钻孔深度的增大而呈线性增大,孔壁相对位移随K₀增大而增大,随r_mud的增大而减小,但孔壁径向和环向应力并不随K₀的改变而改变;砂土竖向成孔的孔周塑性区范围几乎沿深度不发生变化,塑性半径r_p对钻孔孔壁环向应力有较大影响。提出的理论解对于砂土初始原位应力场中的灌注桩成孔卸荷问题具有一定的理论意义。     

寒区堤防砂土岸坡生态护坡技术研究

东北地区堤防多是砂堤,砂土质地松散、贫瘠。在降雨侵蚀和风力侵蚀联合作用下,砂堤坡面水土流失严重,降低了砂堤防洪质量,危及大堤安全。为了减少坡面降雨侵蚀和水土流失,保证砂堤的防洪质量,采用保水剂改良砂堤表层土壤为植被生长提供水分和养分,并通过单纯植被护坡方案和两种改良后生态护坡方案的室内外试验的对比,选取合适的护坡方案。结果表明:三维土工网垫和遮阳网在草籽发芽前期,能够较好地保护坡面和草籽,减少降雨侵蚀;在植被生长期,植株可以穿过三维土工网垫孔隙正常生长,植被根系发挥了铆钉作用,将三维土工网垫紧紧地锚定在坡面;三维土工网垫连同植被根系组成联合保护层,提升了整体加筋效果,但是由于遮阳网的孔隙过于细密,植被难以穿过遮阳网正常生长,将遮阳网顶起,无法像三维土工网垫那样与植被形成联合防护体系,整体加筋效果较差。     

直剪试验下砂土剪切带形成的细观变形机制

剪切带的形成与发展是影响土体变形破坏的关键因素。利用数值模拟试验方法,对砂土直剪试验中剪切带的形成和演化机制进行研究。试验中采用条块法对试样进行标记,以观测其变形及发展过程;并记录剪应力及剪切位移的变化,分析试样的应力应变特征;最后从细观角度对颗粒试样的平均转动量、配位数及孔隙变化率等参数进行统计分析,以揭示试样的细观变形规律。研究表明:砂土剪切带的形成是一个渐进的过程,呈现出累进破坏的特征;且剪切过程中颗粒试样会发生局部变形并形成狭长的剪切带,剪切带的厚度受平均粒径及颗粒摩擦系数的直接影响,当颗粒粒径为1.25倍平均粒径且颗粒摩擦系数为0.5时,剪切带厚度达到最大值;此外,剪切带区域的强力链较为密集,通过对强力链进行光密度及面积占比分析发现峰值时刻最为显著（平均光密度约为1.4,强力链面积占比约为52%）,这表明力链网络的结构变化与剪切带的形成及演化具有同步性;同时发现剪切带内、外颗粒体系的平均转动量、平均配位数及孔隙变化率等细观参数存在显著差异,说明剪切带对外荷载的响应较为强烈。