饱和砂土液化特性的振动台试验研究

基于地震模拟振动台试验,配制3组不同平均粒径和3组不同细粒含量的6个砂土模型,通过埋置于砂土内部的传感器监测模型内部不同位置的超孔隙水压力等指标,分析砂土模型内部的超孔隙水压力时程曲线及孔压比时程曲线,归纳出地震波加载峰值、砂土平均粒径、细粒含量及埋置深度等因素对饱和砂土液化特性的影响规律。试验结果表明:随着地震波加载峰值的增大,砂土模型液化程度逐渐增大,液化势逐渐增大,抗液化强度逐渐减小;随着砂土埋置深度的增加,砂土细粒含量的增加,砂土平均粒径的增加,砂土模型液化程度逐渐减小,液化势逐渐减小,其抗液化强度逐渐增大。同时,试验结果还表明,砂土液化各影响因素对砂土液化的影响程度依次为地震波强度＞砂土埋置深度＞砂土平均粒径、细粒含量。试验结果可为后续数值模拟的参数选取提供支持,为研究其他因素对砂土液化的影响提供参考。     

粘粒含量对甘肃黄土抗液化性能的影响

甘肃黄土是介于砂土与粘土之间的一种过渡性土壤,它具有砂土的某些特性,又具有粘土的某些特性,存在一定的粘塑性。通过对含粘粒黄土所做的实验研究,包括：粘粒含量不同的原状土样所做室内的动三轴试验、激光粒度分析试验、化学分析和电镜扫描,试验结果分析对比后,得出了含粘粒黄土抗液化性能的特性。并得出以下结论：（1）粘粒颗粒级配不同,也引起黄土动力稳定性的变化;（2）液化强度与粘粒含量并非呈单调增加关系,无论固结压力如何,粘粒含量Pc=15％左右时抗液化性能最低;（3）粘粒含量为一定值时,液化孔压比偏大,偏离这一值时,液化孔压比偏小。     

某长江大桥深度超过15米的砂土层液化势的综合评价

不同抗震设计规范的砂土液化判别方法或国内外其他有代表性的液化判别方法所采用的地震动参数和土性指标及其埋藏条件是不同的,因而采用这些方法对同一工程场地进行液化势预测时其评价结果通常有一些差异,甚至会得到相反的结论。为了给重大工程建设提供较为合理、可信的地基液化势预测结果,采用多种液化判别方法进行场地液化势的综合评价是比较客观的,也是必要的。本文结合某长江大桥桥基工程,采用建筑抗震设计规范的砂土液化判别方法、国内外有代表性的液化判别方法、有限元数值分析法等多种方法逐一对该工程场地砂性土层进行液化判别,并结合室内动三轴液化试验结果,对主桥墩不考虑冲刷条件和考虑一般冲刷深度5m条件时的砂性土层进行了液化势的综合评价,并将各土层的液化势分为液化、可能液化和不液化3个等级,得到了较为合理可靠的判别结果。     

基于减法聚类模糊神经网络的砂土液化势判别

砂土地震液化问题是岩土地震工程学的重要研究课题之一。在分析模糊神经网络原理的基础上,利用减法聚类算法对自适应模糊推理系统进行优化,并建立了砂土地震液化的模糊神经网络模型。然后,将该模型用于实际工程的砂土液化判别中,并与传统砂土液化判别方法结果进行对比。判别结果表明:文中建立的模糊神经网络模型具有较强的学习功能,用于砂土地震液化判别中是可行的和有效的。     

包裹碎石桩加固的砂土液化机理试验研究

通过分别开展包裹碎石桩加固、碎石桩加固以及未加固的饱和砂土液化振动台试验,对比分析不同加固类型下的抗液化性能,重点剖析包裹碎石桩加固的砂土液化机理。试验表明:振动加载过程中,包裹碎石桩始终保持桩体的完整性与良好的排水性能且其加固模型地基的总沉降量相较于未加固模型地基减少了50%,相较于碎石桩加固模型地基减少了31.8%。包裹碎石桩加固模型排出水量较未加固模型地基提高了33.3%,较碎石桩加固模型地基提高了16.6%;包裹碎石桩加固模型地基的超静孔压值下降显著且地基下层砂土出现未液化的现象;并进一步发现包裹碎石桩的排水加固作用沿土层竖向深度呈递增趋势。因此,可以发现包裹碎石桩加固砂土液化的抗震性能优于碎石桩。     

振动频率对饱和砂土液化强度的影响

采用“土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪”对饱和砂土进行了一系列动三轴实验,探讨了振动频率对液化强度数值的影响程度。在1．0、1．5固结比和0．05、0．10、1．00Hz振动频率条件下,针对相对密实度分别为70％、28％的密砂和松砂进行了100、200、300kPa围压和100kPa围压条件下的液化强度实验。实验结果表明,饱和密砂和松砂在各种固结条件下,液化强度随着振动频率的增大而增大,相同破坏振次时,各种实验条件下的液化强度与振动频率的关系在双对数坐标上均符合线性关系;振动频率由0．05Hz变化到1．00Hz时,液化强度相差达25％以上;动强度指标翰值随振动频率的增大而增大,最大相差12．2％;随着振动频率的增大,砂土达到液化破坏所需的时间明显缩短;振动频率对松砂液化强度的影响比对密砂的影响更为显著。     

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。     

黏粒含量对粉土液化后特性影响的试验研究

利用多功能动三轴仪的先进功能,对3%、6%、8%、9%、12%和15%黏粒含量的粉土进行了动三轴试验。试样在初始液化后继续施加动荷载,达到不同的双幅轴向应变后施加不排水单调荷载模拟液化后大变形。研究结果表明,相同循环周数时不同黏粒含量对动加载阶段的动剪应力影响规律与其对液化后初始阶段大应变规律有内在联系,即黏粒含量为8%时动剪应力最小而液化后低强度段应变最大,而强度恢复段模量也最低。试验验证结果表明,拟合关系式能较好地反映不同黏粒含量粉土液化后大变形。     

砂土液化引起大位移对地下管道影响的非线性分析

地下管线是生命线工程的主要部分,已经成为现代工农业生产和城镇生活的大动脉。已有震害调查表明,饱和砂土液化引起的地基大变形(侧向变形和沉降)是导致强震区生命线工程震害的主要原因。采用三维非线性有限差分分析方法来研究砂土液化引起的大位移对地下管道的破坏特征,分析砂土液化的斜坡变形特征、孔隙水的演化过程。结果表明,砂土液化引起的大位移对地下管道有破坏作用,导致管道变形规律与其斜坡的位移规律相同,地下管线的变形随着振动频率和幅值的增加其非线性增大。     

河流沉积相土层结构对砂土液化的影响研究

目前相关规范主要依据工程场地单点的测试数据进行砂土液化判别,而实际的三维土层结构可能非常复杂。研究土层结构对砂土液化的影响机制,有利于提高砂土液化判别结果准确度。分析2008 年5 月28 日发生的松原M_S地震和2010—2011 年新西兰坎特伯雷地震序列中砂土液化点的分布,结果显示:砂土液化点主要位于高弯度河流的沉积相地层,凹岸侧蚀、凸岸沉积形成的边滩具有典型的二元结构,其顶部分布的黏土类不透水层有利于下伏饱和粉细砂等易液化土层的超孔隙水压累积;而辫状河流沉积相中,上覆黏土类不透水层间断分布特征明显。针对河流不同沉积相的土层结构建立简化场地模型,使用FLAC3D 进行砂土液化数值模拟,揭示出不同土层结构中超孔隙水压力的累积、消散和渗流过程机制,结果表明,河流沉积相土层结构对砂土液化场点的分布和地表变形具有显著影响。在合理的工程地质分区基础上,现有的液化判别方法有必要考虑场地的土层结构的影响。      

关于砂土液化判别的若干意见

简要回顾了我国抗震规范中液化判别方法的发展历史,并对我国若干规范中的液化初步判别的条文进行了比较,提出了修改意见;对我国有代表性的几种液化判别方法及基于Seed简化方法修正的美国NCEER法进行了评述和综合对比,指出了我国现行若干规范中有关液化判别规定方面的错误;此外,还将GB50011－2001《建筑抗震设计规范》液化判别公式转变为类似于NCEER法的表达式,拓宽了该规范方法的应用范围。最后,结合某长江大桥工程的地基液化判别工作,探讨了深层土液化判别的可能性,结果表明,本文建议的方法是可行的。     

Cyclic resistance and liquefaction behavior of silt and sandy silt soils

The liquefaction behavior and cyclic resistance ratio (CRR) of reconstituted samples of non-plastic silt and sandy silts with 50% and 75% silt content are examined using constant-volume cyclic and monotonic ring shear tests along with bender element shear wave velocity (V_s) measurements. Liquefaction occurred at excess pore water pressure ratios (r_u) between 0.6 and 0.7 associated with cumulative cyclic shear strains (γ) of 4% to 7%, after which cyclic liquefaction ensued with very large shear strains and excess pore water pressure ratio (r_u>0.8). The cyclic ring shear tests demonstrate that cyclic resistance ratio of silt and sandy silts decreases with increasing void ratio, or with decreasing silt content at a certain void ratio. The results also show good agreement with those from cyclic direct simple shear tests on silts and sandy silts. A unique correlation is developed for estimating CRR of silts and sandy silts (with more than 50% silt content) from stress-normalized shear wave velocity measurements (V_s1) with negligible effect of silt content. The results indicate that the existing CRR–V_s1 correlations would underestimate the liquefaction resistance of silts and sandy silt soils.     

地基抗液化能力评估方法讨论

为了评估地基抵抗液化的能力及其影响因素,本文介绍了标准贯入试验、静力触探试验以及剪切波速试验三种评估地基抗液化能力方法的研究成果,分析了震级比例系数、覆盖压力与倾斜地面的修正系数、地震震级与峰值加速度的影响,并对地基抗液化能力的概率分析方法进行了讨论,得到的结论可为地基的抗液化能力评估提供参考。     

饱和砂土液化研究进展

根据国内外文献资料,从三方面总结了饱和砂土的最新进展:饱和砂土液化判别方法、砂土液化的试验研究以及液化后分析,特别是探讨了液化对上部结构的影响。最后指出了存在的问题和今后的研究方向。     

动载作用下饱和土壤液化的研究述评

从土壤液化的机理、影响因素、液化的判别、液化的分析方法以及液化后土壤的性质等方面详述了动载(地震荷载和爆炸荷载)作用下的饱和土壤液化的国内外研究成果(主要是近十年的研究),并对其作出了述评。最后,对今后土壤液化的研究工作作出了展望,认为以下问题需要开展深入研究:⑴液化分析中的土骨架的动力本构模型;⑵Rayle igh波对地震液化的影响;⑶建构物的存在对液化的影响;⑷液化后土的性质和液化引起的建构物破坏;⑸尤其爆炸液化问题。     

Characterizing incipient motion of low fines content soils with varying compositions,water contents,and relative densities

Laboratory flume experiments were conducted to quantify the effects of the soil characteristics on the critical shear stress of low fines content soil samples collected from the Montauk shores in New York. The collected soils were reconstituted at five different fines contents, ranging between 0 and 20%. These soil mixtures were composed of two initial water contents, dry of optimum and optimum moistures, and two relative densities, one moderate dense and the other dense. The strength indices of...     

Influence of fines content on liquefied strength of silty sands

Critical state soil mechanics is a useful framework to understand sand behavior. In this paper, a relationship is developed for estimating undrained critical shear strength of sands based on the critical state framework. The relationship is validated by comparison with laboratory test results and sand liquefied strength from field liquefaction failure case histories. Using this relationship, the influence of fines content on undrained critical shear strength is studied for different combinations of effective stress and density. The parametric study indicates that depending on soil void ratio, effective stress, and the shape and mineralogy of the fine particles, undrained critical strength may increase, remain the same, or decrease as the amount of fines content increases. Both the susceptibility to liquefaction and the severity of strain-softening are affected by adding fines. It is suggested that the critical state parameter is inadequate for describing the behavior of liquefiable sands and sand shearing-compressibility should be taken into account in liquefaction analysis.