我国标贯液化判别方法对黄土适用性研究

鉴于我国20世纪50年代以来,地震液化现场很少有黄土液化的实例,而饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很高的液化势和流态破坏势.为工程设计准确预测饱和黄土在设计地震动的作用下是否会液化,本文用Seed-Idriss简化判别法对兰州某民用机场的饱和黄土和砂土进行液化判别,并以此结果为依据检验规范判别式对黄土液化判别的适用性.结论证实用Seed-Idriss简化判别法结果检验规范方法对黄土的适用性是可行的,规范方法对于黄土液化判别过于保守.     

兰州某黄土场地液化势评价及地基处理措施

尝试应用了室内研究——反应分析的液化可能性估计方法与地震剪应力时程相结合的综合评价方法对处于黄河Ⅳ级阶地的兰州东岗某工程场地的饱和黄土液化势进行了评价。研究结果表明,该场地饱和黄土在超越概率为50年63%、10%和5%地震作用下均会产生完全液化;同时,根据对夯实后重塑黄土的液化势评价结果,我们提出可用夯实法对地基进行抗液化处理;强夯至干密度dρ≥1.6g/cm时,上述地震作用下该场地饱和黄土仅产生轻微或中等液化,地基抗液化处理效果明显。     

剪切波速判别方法对黄土液化判别适用性研究

最近的研究结果表明饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很高的液化势和流态破坏势,而工程设计时关于黄土液化的判别,尚无统一标准,亦无经验可循.用Seed-Idriss简化判别法对兰州某民用机场的饱和黄土和砂土进行了液化判别,并以此结果为依据检验了现有剪切波速判别式对黄土液化判别的适用性.结论显示该场地的黄土剪切波速值过大,《岩土工程勘察规范》与Andrus和Stokoe剪应力比法都不适用.     

黄土及一般含细粒土体液化判别方法研究

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题,现场黄土含水量较低,剪切波速较高,而实验室对其饱和,饱和过程对其土体结构影响还不确定,又由于固结比对土体刚度的影响仍然没有定论,这就导致室内黄土动三轴液化试验结果与现场力学指标一直无法建立联系。另一方面,黄土从颗粒组成来说,属于细粒土范畴,细粒土液化判别方法应可为黄土液化判别提供参照,但由于实验室配制试样相对密度、土体骨架强度及细颗粒赋存形式很难控制,导致细颗粒对土体液化势影响研究饱含争议与矛盾。本文紧密结合工程和科研工作需求,设计了一系列原状黄土在均等固结与偏压固结下的动三轴弯曲元试验,以及原状黄土在动三轴内饱和过程及饱和后的剪切波速试验,并且对一个饱和黄土场地进行了现场原位测试,回顾了现有标贯液化判别方法,对含细粒土体液化判别指标进行了系统研究,改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土液化判别式,最后对CPT液化判别方法的可靠性进行了数据检验。具体工作和成果包括:(1)采用动三轴弯曲元试验系统,对兰州市多个场地原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试,证实了相关固结比对土体刚度影响的试验研究结果,进一步对比均等固结与偏压固结下试样轴向变形,分析了固结比对土体刚度影响的机理。(2)采用动三轴弯曲元试验系统,首先对原状黄土饱和过程进行了剪切波速跟踪测试,并进一步对比饱和黄土与原状黄土在同一逐级加压的过程中剪切波速与轴向变形测试值,最后通过与现场饱和黄土场地水位上下黄土层实测标贯击数、剪切波速对比,分析了原状黄土遇水及饱和后的软化特征。(3)通过对比唐山、海城地震两个液化地区粉土与砂土的剪切波速与标贯击数统计关系,发现对于剪切波速相同的饱和粉土和砂土,由于粉土的触变性,粉土标贯击数显著小于砂土。结合NCEER推荐的基于SPT与VS的液化判别方法,建立了3个细粒含量下临界剪切波速与临界标贯击数的相关关系,证实了含细粒土体的触变性。(4)回顾了目前国内外有关含细粒土液化研究现状,结合1975年海城地震,1976年唐山地震,1999年土耳其Kocaeli地震和台湾集集地震液化与非液化土数据分析,详细对比了现有液化判别式和初判条件的优劣,改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土标贯液化判别式。(5)回顾了NCEER推荐的Robertson的CPT液化判别方法和Olsen的CPT液化判别方法,通过对1999年台湾集集地震液化与非液化土数据分析,并将判别结果与SPT方法判别结果进行比较,指出了CPT液化判别方法还没有达到SPT方法的准确性,但是CPT的土分类图却是其最大的优势所在。     

国家规范中液化判别特征深度的适用性研究

我国抗震规范砂土液化初判条件中,若砂层上覆土层深度超过特征深度即判为不液化或不考虑液化影响,利用近期地震液化调查数据对其适用性进行了检验。采用1995年日本阪神地震和1999年台湾集集地震的液化调查资料,发现我国规范液化判别特征深度取值会产生不可忽视的误判,而造成偏于危险的结果;采用2011年新西兰Ms6.3级地震液化调查资料,初步估计按我国规范液化判别特征深度取值会将65%的液化场地判为非液化场地,严重偏于危险。因此我国规范液化初判条件液化特征深度取值已不适用,需要研究改进。     

液化判别的可靠性研究

本文根据收集到的30次地震800余例砂土和粉土液化调查资料,采用优化方法建立和改进了砂土和粉土的液化判别式,其中包括应力比比值法、能量法、规范法和简化应力比比值法的液化判别式。文中首次提出液化判别可信度的概念,指出可信度与回判成功率的区别,说明可信度能更恰当地度量液化判别结果的可靠性。文中应用信息熵理论,提出综合评价液化判别式好坏程度的定量指标。应用上述方法研究优化后的液化判别式可靠性发现,它们对砂土液化判别的适用性是好的,对粉土液化判别的适用性是理想的。但应指出,当以烈度表示地震作用强度时,规范法的适用性是好的,并对10—15m深的砂土或粉土的液化判别也是适用的;当以加速度表示地震作用强度时,用规范法判别液化则遇到了困难。本文引进模糊烈度概念,修改了规范法。修改后的规范法能强好地适用于已知地面加速度情况下的液化判别。 一个场址所受到的地震作用强度可用烈度、地面加速度、震级和震中距等指标表示。本文给出的几种液化判别方法分别适用于上述不同情况。     

黄土动力特性的进一步研究

本文通过实验及对资料的深入分析,进一步研究了西北地区黄土的动力特性。结果表明,典型黄土(如Q_3和新近堆积的Q_4黄土)具有比较特殊的地震工程性质——震陷性,振动开始时震陷量较大;在地震作用下湿型黄土的强度降低,有的甚至会发生液化。     

深厚黄土覆盖层上土石坝地震响应特性分析

采用非线性有限单元法和笔者曾提出的动孔压试验曲线法,对某深厚黄土覆盖层上土石坝进行了有效应力法地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应及动孔隙水压力分布情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于坝基软弱黄土覆盖层较厚,大坝在7度地震作用下地震响应不强烈,但坝基黄土覆盖层会出现液化情况,需采取相应的抗液化工程措施。     

基于Finn本构模型的饱和砂土地震液化分析

天然地震作用下的饱和砂土液化问题是岩土地震工程研究的重要课题之一。目前,国内推荐使用的规范法是基于实际地震液化调查而建立的判别方法,方法本身缺乏理论基础。采用Finn液化本构关系建立了砂土液化数值分析模型,运用有限差分法的动力时程分析模块,分析了饱和砂土地基的地震液化问题。结果表明,将Finn本构模型应用于砂土液化分析,可以较好地给出地震作用过程中孔隙水压力和有效应力变化的规律。     

对湿陷性黄土场地地震作用工程影响的几点看法

针对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中涉及黄土的规定,提出了看法和改进意见,就地震作用对工程的不利影响(如震陷、液化、基桩负摩擦力等),进行了分析并提出相应的工程建议;特别强调地震作用对工程影响必须考虑湿陷性黄土的含水状态。     

黄土场地地震液化研究

通过往返加荷动三轴试验，对兰州某民用机场扩建工程场地的饱和黄土和砂土进行了液化试验。在试验结果的基础上，运用抗液化剪应力判别方法、地震危险性分析计算结果以及根据有限元一维模型计算求得的该场地的地震剪应力，对该场地饱和黄土和砂土的地震液化进行了综合判断。结果表明，在未来遭受到50年10％超越概率的地震作用时，该场地的饱和黄土比饱和砂土更容易发生液化。     

Comparison of liquefaction potential of loess in Lanzhou, China, and Memphis, USA

This paper presents an evaluation of the liquefaction potential of loess in Lanzhou, China, and Memphis, USA. The topography, stratigraphy, and genesis of loess in these two areas were investigated and compared. Several loess samples in each study area were taken and their physical indices were determined. In addition, the microstructures of these loess samples were investigated using an electron microscope, and dynamic triaxial tests were performed using an artificial seismic wave. The results of this investigation indicated that both Lanzhou loess and Memphis loess have a potential for liquefaction, but Memphis loess is less susceptible to liquefaction. Furthermore, Lanzhou loess and Memphis loess behave differently during ground shaking.     

Study on liquefaction of saturated loess by in-situ explosion test

Liquefaction testing at a saturated loess site was performed under the simulated earthquake ground motion induced by artificial explosions with micro-time intervals. The time histories of ground acceleration, pore water pressure and the ultimate value of residual strain were recorded and measured. The modified FEQdrain computation software was used to analyze the liquefaction. Both the test and the analysis confirm the objective occurrence of loess liquefaction. Furthermore, the reliability of the method of the loess liquefaction analysis based on FEQdrain and the model of pore water pressure development of saturated loess are examined. Supported by: China Ministry of Science and Technology (Granted No.2000-35), Registration No.for Publications of Lanzhou Institute of Seismology, CSB:LC2002-001.     

山西历史地震引起的黄土灾害的分布特征

在收集、整理山西省历史地震黄土灾害资料的基础上，划分了黄土灾害的类型，总结了山西省历史地震所引起的崩塌、砂土液化、震陷和地裂的分布特征，分析了历史地震引起的黄土灾害与地震强度的关系，并对未来可能引起滑坡、崩塌、地裂和砂土液化等黄土灾害的地区进行了预测。     

Evaluation for Earthquake Liquefaction of Loess Sites

ugh the sinusoid loading dynamic triaxial test, the liquefaction property of saturated loess and sand selected from a civil airport of Lanzhou, Gansu is examined. Based on the laboratory results, a comprehensive assessment on the earthquake liquefaction potential of the loess and sand is given, using the liquefaction resistance shear stress method and the results of seismic hazard assessment. It is found that under the effect of ground motion with exceedance probability of 10% within 50 years, the loess in the study is more susceptible to liquefaction than sand.     

黄土液化机理和判别标准的再研究

本文结合作者的试验研究和国外最新研究进展对黄土液化问题作了一些深入讨论。在一定的条件下,黄土可能发生液化,而且相当一部分黄土符合“修正的中国标准”。从液化机理上讲,黄土液化属于流滑。试验研究发现,黄土液化过程与应变发展有内在的联系,因而在动三轴试验中用轴向应变作为黄土初始液化的判别条件更符合实际。最后,通过对俄罗斯、美国和中国黄土的对比研究,作者认为黄土的粒度组成对黄土的液化特性有明显的影响。     

饱和黄土动态液化和静态液化机理的差异性研究

饱和黄土在不同外荷载作用下其液化机理具有显著差异.为研究饱和黄土动态液化和静态液化机理的差异性,基于室内动三轴试验和静三轴试验,研究岷县永光饱和黄土动态液化后的动应力与轴向动应变关系、动孔隙水压力比与轴向动应变关系,分析其静态液化后的偏应力与轴向应变关系、孔隙水压力比与轴向应变关系,并结合液化前、后的SEM试验结果,研...     

非饱和黄土动力液化研究——以党家岔滑坡为例

黄土具有极强的水敏性和动力易损性，黄土地区多次强震都引起过液化、滑坡等地质灾害，造成了严重的人员伤亡和财产损失，因此振动作用下高含水率黄土的液化问题不容忽视。在大量已有研究的基础上，以宁夏党家岔滑坡为例，研究振动作用下高含水率黄土的液化问题。现场调查发现高含水率滑带土并未达到完全饱和状态（饱和度达95%左右），在新鲜的芯样断面发现有明显的"流态化"液化破坏特征。借助室内试验和数值模拟技术，对党家岔滑坡非饱和黄土层的液化性能及液化发生机理进行分析。结果表明：（1）非饱和黄土层液化发生机理可概括为：地震作用下饱和黄土层孔隙水压力激增，高含水率非饱和黄土层孔压增长响应滞后，随着孔隙水压朝上部消散，地下水向上渗流，当平均有效应力接近0时，高含水率非饱和黄土层发生液化；（2）振动过程中不同饱和度黄土孔隙水压力增长响应具有滞后性，借鉴饱和黄土液化时孔压比的判别标准和Seed简化判别法，初步证实党家岔滑坡高含水率非饱和黄土层可发生振动液化，斜坡前缘和中部土体发生液化的初始饱和度范围分别为68.3%~100%和73.8%~100%，斜坡后缘土体不发生液化。     

饱和黄土液化的孔隙微结构特征

通过对黄土中各类孔隙含量的定量测试及数理分析，介绍了黄土孔隙微结构的计算机图像处理分析方法，并从孔隙微结构的角度研究了饱和黄土液化机理。在此基础上，建立了孔隙微结构特征与黄土液化势的定量关系，从孔隙微结构角度对中国不同地区黄土液化势进行了评价。