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。     

导流堤地基土动力特性的试验研究

通过对某核电厂取水明渠导流堤地基土室内共振柱试验及粉砂的动三轴液化试验,测定了动剪切模量、阻尼比与动剪应变幅的双曲线关系,分析了导流堤地基土的动力变形特性,探讨了砂土的抗液化强度与液化振次之间的乘幂函数关系,确定了该地基土的抗液化强度指标。试验结果为评价导流堤的地震稳定和液化分析提供了相关参数。     

地基土粉砂层动力特性分析试验研究

本文通过对某核电厂取水明渠导流堤地基土粉砂层室内共振柱试验及动三轴液化试验,测定了动剪切模量、阻尼比与动剪应变幅的双曲线关系,分析了粉砂的动力变形特性,探讨了砂土的抗液化强度与液化振次之间的乘幂函数关系,确定了该地基土的抗液化强度指标。为评价导流堤的地震稳定和液化分析提供了相关参数,同时对堤坝工程场地的地震安全性评价和液化评判有良好的借鉴和参考价值。     

地震荷载作用下饱和粉土地基液化深度试验研究

对地震荷载作用下不同深度饱和粉土地基的液化特性进行研究,通过室内动三轴试验研究地震荷载作用下饱和粉土地基的最大可液化深度,试验中通过对给定不同应力幅值动荷载作用下饱和粉土的液化特性进行研究,得到不同地震烈度下不同深度土体的动剪应力比与破坏振次关系曲线,进而结合地基液化判别公式判断不同深度饱和粉土在不同地震烈度下是否发生液化。研究成果为高烈度地区确定抗液化措施及处理深度提供了依据。     

地震荷载作用下饱和粉土地基液化深度试验研究

对地震荷载作用下不同深度饱和粉土地基的液化特性进行研究,通过室内动三轴试验研究地震荷载作用下饱和粉土地基的最大可液化深度,试验中通过对给定不同应力幅值动荷载作用下饱和粉土的液化特性进行研究,得到不同地震烈度下不同深度土体的动剪应力比与破坏振次关系曲线,进而结合地基液化判别公式判断不同深度饱和粉土在不同地震烈度下是否发生液化。研究成果为高烈度地区确定抗液化措施及处理深度提供了依据。     

黄河三角洲粉土液化的试验研究

在野外自然地理和地质调查的基础上，以黄河地区可液化场地粉土为研究对象，利用室内动三轴和振动柱试验进行测定，分析了动荷载作用下粉土的动应力应变关系并模拟了地震荷载作用下粉土的孔压响应及抗液化强度，得出了液化破坏标准，提出了原状粉土的振动孔压上升模型。对试验结果进行分析发现，随着粘粒含量的增加，粉砂、粉土、粉质粘土、粘土达到相同剪应变所需的动剪应力也依次增加；粉土孔压比0．68、粉砂土孔压比0．87作为液化破坏开始的标志；粉土发生液化所需的循环应力比大于砂土。这些研究为以后建立适合本地区的饱和地基土地震破坏判别方法提供了参数和依据。     

细粒含量对砂土液化势影响探讨

细粒含量对砂土液化势的影响研究一直充斥着矛盾与争议,大量室内试验成果对现场粉砂、粉土液化判别方法的改进没有实质意义.文中分析了经典文献,从砂土与粉粒混合物最大、最小孔隙比试验数据入手,发现大部分砂土随细粒含量增大,最大、最小孔隙比都呈先减小、后增大的抛物线型,保持等孔隙比,试样相对密度先减小、后增大,动三轴试验抗液化强...     

单、双向动三轴试验条件下饱和砂动力特性对比

在饱和砂土地震液化评估中,多用单向动三轴试验代替双向动三轴试验获得土体的抗液化强度。由于单向激振和双向激振产生的应力路径不同,土的动力特性受应力路径影响,其合理性尚待证明。本文利用双向振动三轴仪分别采用单、双向振动形式进行饱和砂土振动液化试验,对比了相同动剪应力作用下累积孔压和动强度,分析了较大循环振次作用下单、双向振动方式使试样动力响应产生差异的原因,提出了利用单向三轴试验代替双向振动模拟地震循环剪应力获得砂土动力特性的室内试验方法的适用条件。     

砂土液化标贯判别法在天津地区适用性分析

针对天津地区典型的饱和粉土液化判别现状以及抗震设防标准大幅调整的情况,进行标贯判别法的适用性分析。通过收集大量工程钻孔数据,结合唐山地震震后调查研究结果,对比分析国内三种规范标贯法的液化判别效果;并结合Seed简化法对明显液化区、非液化区数据进行液化回判成功率对比。研究结果表明,在Ⅶ度(0.15g)和Ⅷ度(0.20g)条件下,现行《建筑抗震设计规范》(2010版)法在天津地区液化判别的安全度最高,在液化区的判定成功率最高,但在非液化区的误判率也很高,且判定的液化程度等级与实际液化情况相比明显偏重;地标《岩土工程勘察规范》法在液化区的判定成功率较高,与现行抗规2010版接近,但对非液化区的误判率降低比较明显,判定液化程度等级与实际情况吻合性较好,既保证了安全度,又体现出了一定的经济性,对天津地区粉土液化的适用性更好。     

饱和黄土场地原位试验及液化势评价

目前,主要依靠室内动力试验对黄土液化势进行评价。由于黄土特殊的结构性,室内试验对其饱和的过程较为复杂,且与实际场地饱和黄土差异明显,导致室内黄土液化试验结果并不能代表现场饱和黄土的抗液化强度。本文选取兰州市西固区寺儿沟村某饱和黄土场地进行钻孔测试,现场实施了标准贯入试验、静力触探试验以及剪切波速测试。应用Robertson的土类指数分类图对该场地不同含水率黄土的土类进行了界定,确定了饱和黄土属于类砂土,有液化势。应用NCEER推荐方法,计算了3组原位试验数据的饱和黄土循环抗力比（CRR）,通过与1976年唐山地震和1999年集集地震液化土CRR对比,得出了饱和黄土抗液化强度很低的结论。