剪切波速液化判别方法对粉砂及粉土适用性研究

含细粒土体相对于纯净砂在自然界中分布更为广泛,其地震液化灾害在上世纪70年代之后逐渐成为研究热点,然而关于其液化判别,一直以来都只是在砂土方法的基础上,稍作调整。本文对比了美国NCEER推荐的基于标贯试验的Seed方法和基于剪切波速试验的Andrus和Stokoe方法,以历史地震数据检验方法,结果显示剪切波速方法对含细粒土体过于保守,并且细粒含量越高,对非液化点越不可靠。通过建立两个方法 3组细粒含量下液化临界曲线上的剪切波速与标贯击数相关关系,得出临界剪切波速随细粒含量增加而减小的趋势没有临界标贯击数那么迅速。剪切波速试验为小应变无损测试,对含细粒土土颗粒间胶结力较为敏感,而液化状态为大应变破坏阶段,土体胶结力基本丧失,因此对胶结较强的含细粒土体,剪切波速指标与液化难以建立唯一联系。另外,中国规范剪切波速液化判别方法存在误导,由于判别式已经用黏粒含量修正,因此,V_(s0)经验系数应统一只取砂土数值。     

饱和黄土液化判别方法的两点发现

黄土液化实例多与现有可液化土地质年代规定不符。采用动三轴弯曲元试验设备对原状黄土饱和过程进行剪切波速跟踪测试,发现黄土浸水、结构先破坏再固结形成新的稳定结构的特点,证明经历过饱和的黄土已不能再视其为饱和前的地质年代。兰州马兰黄土中的黏粒有些是以黏土团块的形式存在,而黏土团块并不影响其他部分粉质土的液化,因此对于此类土应用黏粒含量进行液化判别时,应考虑将黏土团块不计入黏粒含量。     

饱和黄土场地液化的工程初判和详判指标与方法研究

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题.本文基于不同黄土场地的现场标贯试验、波速测试和试样的室内动三轴试验研究以及《兰州市区建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3037-2006)使用反馈情况,提出了饱和黄土场地液化的工程初判和详判指标与方法:(1)地层年代、粘粒含量、塑性指数、剪切波速、土层埋深条件等可作为饱和黄土场地液化初判的指标;(2)国家《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)[2]中基于标贯击数的液化判别公式和液化指数计算公式适用于饱和黄土地基的液化判别和液化程度评价,但黄土液化判别的标贯击数基准值需要修正;(3)对应于设防加速度0.1g、0.15g、0,2g、0.3g、0.4g下饱和黄土液化判别的标贯击数基准值应分别为7、8、9、11、13,显著小于砂土液化判别的相应值.目前该判别方法已被纳入《甘肃省建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3055-2011)[3].     

非等向固结压缩量对土体刚度影响试验研究

采用动三轴弯曲元联合试验方法,对兰州原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试,实测偏压固结下与均等固结下剪切波速比值远大于按Hardin公式计算值,验证了以往相关试验现象的可靠性。并且,不同于以往共振柱仪器不能测试试样变形,动三轴试样轴向变形结果表明,偏压固结比均等固结下黄土试样轴向变形大很多,偏压固结下剪切作用使土体骨架产生相对于均等固结更大的压缩量,并且改变了土颗粒间的接触行为,致使土体剪切波速最终产生了一个超过Hardin公式平均主应力所描述的增长。回顾以往研究结果,砂土密度及级配状况等决定土体压缩性的因素,同时也决定着固结比对剪切模量的影响程度,证实了压缩性是决定固结比对土体刚度影响的重要因素。     

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。     

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.     

基于实测数据的场地特征参数与液化相关性分析

通过搜集国内外现有的地震液化实测数据,利用皮氏积距相关系数法分析了影响砂土液化的PGA、地下水位、饱和砂层埋深、标贯击数以及剪切波速等特征参数与液化的相关性,对比研究了在不同埋深、地下水位和烈度范围内各参数相关性的表现以及各参数相关性间的对比,得到了实际动荷情况、真实埋藏条件以及现场实测下土力学指标与液化关联性的真实结果。分析结果表明:地下水位、砂层埋深、标贯击数和剪切波速与液化呈负相关,PGA与液化呈正相关;砂层埋深、标贯击数与液化显著相关,而地下水位和剪切波速与液化相关性不显著;标贯击数与液化的相关性最大,其次为埋深、PGA和水位,最小为剪切波速。     

基于表面波法的剪切波速测试与场地土液化判别

剪切波速是岩土的一个重要工程特性参数。文中详细介绍浅层物探调查中的面波法的原理、分析方法,并利用面波法对王庆坨水库场地进行大面积勘探,获得水库场地的地下剪切波速度构造,利用面波所得剪切波速对王庆坨水库场地在VII和VIII级地震下进行液化判别;通过实验和回归分析得到了王庆坨地区第四系粘性土与粉土的剪切波速与标贯击数的关系曲线,为实际工程建设提供一种快速求得标贯击数的方法,对当地的工程场地的分类和评价有一定的参考价值。     

坝基地震液化特性及动力稳定性分析

为了考虑水库大坝地基地震液化及动力特性,首先通过室内动三轴试验研究混黏土的粉土、粉砂在动荷载作用下的孔压累积特性,提出了选择双幅应变达到5%作为土样液化的标准;然后采用现场标贯试验和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别,并对判别结果进行了对比分析;同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析,并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比,从中得出一些有益的结论可供类似工程参考。     

应用剪切波速判别砂土液化的研究综述

首先介绍了应用剪切波速判别饱和砂土振动液化的原理；然后从临界剪应变取值、砂土的抗液化能力与剪切波速相关关系的研究方法与设备、用剪切波速进行扰动评价、建立适用于不同土类的统一判别式四方面总结了国内外学者在该领域的一些研究成果及存在问题；最后针对以上问题提出作者的一些看法。     

反应分析法在黄土液化势评价中的应用

反应分析法是一种基于动三轴试验,并考虑场地地震危险性一种综合性饱和土体液化评价方法。本文对固原石碑塬黄土进行了动三轴液化试验,利用反应分析法对该场地饱和黄土液化势进行评价,并和海原地震中固原石碑塬黄土的实际液化情况对比。研究结果表明利用反应分析法对饱和黄土进行液化势评价的结果与实际震害相符,可在黄土地区建设工程场地地震液化势评价中广泛应用。     

唐山和巴楚地区液化土动力性能比较研究

对以往曾经发生显著液化的唐山地区和巴楚地区的土动力学性能进行对比研究,包括两个地区砂土相对密度与剪切波速关系、剪切波速与标准贯入击数关系等,以此深入了解两个重要地区土层的动力性能,为研究区域化液化判别方法提供基础。结果表明:现行抗震规范液化判别方法数据来源主要为唐山地区,明显不适用于新疆巴楚地区的液化判别;唐山地区与巴楚地区液化场地砂土取相同相对密度时,两个地区液化场地砂土剪切波速差别很小;但唐山地区与巴楚地区液化层砂土平均标准贯入击数和V_s~N_(63.5)关系曲线差异显著,表明以V_s~N_(63.5)关系区分不同地区砂土抗液化能力是可能的。     

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。     

标贯击数液化判别方法的比较

依据标贯击数进行液化判别的方法,国外以NCEER推荐方法(改进Seed法)为代表,国内以《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)为代表。NCEER方法与国内规范方法所依据的地震液化现场调查资料不同,采用的液化判据、反映震级影响的方法和考虑黏粒含量影响的方法也不同。将NCEER方法以液化临界标贯击数与深度的变化曲线表示,并将其与国内规范方法确定的液化临界标贯击数随深度的变化曲线进行比较。结果表明,在相同烈度下:近震时,国内规范方法偏于安全;远震时,对于7.5级以下地震,国内规范方法偏于安全;对于7.5~8.5级地震,在一定加速度(烈度)下,NCEER方法与国内规范方法计算液化临界标贯击数接近,某些加速度(烈度)下NCEER方法偏于安全,某些加速度(烈度)下国内规范方法偏于安全。研究成果可为《水工建筑物抗震设计规范》的修订提供参考。     

砾性土剪切波速影响因素试验研究

剪切波速被认为是砾性土液化判别的有效指标,为探究砾性土剪切波速的影响因素,设计四因素三水准试验,利用GDS大型三轴-剪切波速设备研究含砾量、相对密度、固结应力和应力比等因素对砾性土剪切波速的影响。试验结果表明:砾性土的剪切波速与前述因素都有较好的相关性;当含砾量、相对密度、固结应力、应力比等增大,砾性土的剪切波速也随之增大;四个因素对砾性土剪切波速的影响程度与模式存在差异,其中固结应力是最为显著的影响因素。     

等吸力三轴剪切试验中非饱和黄土强度变形及水量变化特性

通过饱和原状黄土常规三轴试验和非饱和原状黄土等吸力三轴试验研究吸力和净围压对非饱和黄土强度变形的影响,并用HUANG等、胡冉等和方祥位等提出的土水特征曲线模型分析剪切过程中排水规律。研究结果表明：等吸力下原状土样固结剪切体积变形随净围压增大而增大;等净围压下原状土样固结剪切体积变形量随吸力的增大基本呈减小趋势。p-q平面内饱和土CSL线逐渐超过低吸力下非饱和土CSL线,原因在于随着p值增大,相对于非饱和土,饱和土孔隙比越来越小,较小孔隙比对抗剪强度的贡献逐渐大于非饱和土吸力对抗剪强度的贡献。应用固结稳定的数据拟合出HUANG等和胡冉等提出的模型参数,并预测剪切过程中的排水量,发现剪切速率对排水量有影响,这两种模型适用于剪切速率慢,排水充分的情况,而方祥位等提出的模型对不同剪切速率会拟合出不同的参数。     

现有剪切波速判别方法对巴楚地震液化预测成功率分析

以2003年新疆巴楚6.8级地震砂土液化场地调查和现场波速测试为基础,研究目前国内外5种典型的以剪切波速为指标的液化判别式的可行性和适用性问题。分析表明,目前的5种剪切波速液化判别式对于新疆巴楚地区均没有给出满意的结果,成功率只在36%~64%之间。烈度法对巴楚地震液化和非液化场地判别成功率均只有40%左右,且Ⅶ度区偏于危险,Ⅸ度区又偏于保守;5种方法基准值临界线与巴楚地震实际曲线均相差很大,Ⅶ度区均完全错判;需要深入研究巴楚地区的土性特征,建立新疆地区区域性液化判别方法。     

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.     

黏粒含量对粉土液化后特性影响的试验研究

设计了分析粉土液化后单调荷载下剪切强度的三轴试验。对粉土施加动荷载使其发生液化后,在不排水条件下施加单调静荷载,直至土体达到强度稳定停止试验。试验结果表明,不同初始有效固结压力、初始孔隙比对液化后土体不排水剪切强度影响较大;液化后粉土表现出明显的剪胀特性,颗粒结构重组,孔压在不排水条件下逐渐消散,土体强度则逐渐增加并最终趋于某一稳定值;剪切强度与初始有效固结压力呈线性关系;孔隙比越小,其液化后剪切强度越大。