以标贯试验为依据的砂土液化确定性及概率判别法

核电厂址非基岩场地的地基液化问题是核电厂选址的关键问题,亟需建立核电厂址地基液化判别方法。回顾了以标贯试验和地表峰值加速度为依据的砂土液化判别方法的演化历史,依据Idriss-Boulanger确定液化临界曲线的基本方法,提出了确定液化临界曲线的基本原则,分别依据美国液化数据库、中国抗震规范液化判别式所用的液化数据及综合两者的液化数据资料,给出了相应的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对不同的细粒含量、有效上覆压力、现场试验方法的液化数据的合理性,分析了测量或估计土层循环应力比和修正标贯击数各种因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性,结果表明：所提的液化临界曲线不易受各种因素的影响。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了液化临界曲线的名义抗液化安全系数与液化概率的经验关系式及概率等值线,并对核电厂Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类抗震物项地基,给出了相应的液化临界曲线。     

Analytical fragility analysis of southern Illinois wall pier supported highway bridges

An analytical fragility analysis was conducted in order to characterize the seismic vulnerability of existing southern Illinois wall pier supported highway bridges to potential earthquakes. To perform this fragility analysis, a detailed inventory survey was first taken of the wall pier bridges identified in an earlier random sampling of southern Illinois priority emergency route bridges. From the survey three types of wall pier bridges were identified. Of those identified, hammerhead and regular wall pier supported bridges represented nearly 90% of the population. Incorporating structural variations determined from the random sample survey, nearly 100 three‐dimensional nonlinear finite element models were constructed. Each model was subjected to a randomly assigned synthetic earthquake representative of those that could potentially occur within the region. From these analyses, a series of wall pier supported bridge fragility curves were produced. In addition, a liquefaction fragility analysis was conducted in order to characterize the seismic vulnerability of southern Illinois wall pier supported highway bridge sites to liquefaction in potential earthquakes. To perform this second fragility analysis, wall pier bridges within the southern Illinois random sample that may be susceptible to liquefaction were identified. A soil profile from each of these susceptible bridge sites was then subjected to randomly assigned bedrock motions, and an Arias intensity liquefaction analysis was carried out. From these analyses, a fragility curve for the potentially liquefiable wall pier supported bridge sites was produced. Overall results of this study indicate that southern Illinois wall pier supported bridges are moderately vulnerable to structural damage in a 2% probability of exceedance in 50 year earthquake, and in some cases they could also be highly vulnerable to on‐site liquefaction events. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

饱和兰州黄土液化过程中孔压和应变发展的试验研究

采用WF12440型空心圆柱扭剪仪,用反压饱和法对初始饱和度较低的原状黄土进行饱和,进行室内原状黄土饱和液化试验研究,探讨了饱和兰州黄土液化过程中孔隙水压力、轴向应变、应力-应变滞回圈的发展规律。结果表明,对初始饱和度较低的原状黄土,反压饱和法使孔压系数B值达到0.95以上,即土样完全饱和;兰州黄土在均压固结条件下液化的孔压发展,开始时上升速率较缓慢,循环数一定后会出现孔压迅速增高的现象直至达到有效围压;应力-应变滞回特性随着振动次数的增加发生变化,塑性逐步增大;当轴向应变小于2%时,孔压增长缓慢;此后,孔压上升速率加大,3%应变可以出现在初始液化前;接近液化时偏应力为负值时的有效应力大于正值时的有效应力。     

水平液化场地土表位移简化理论解答

水平液化场地地表往返位移的求解是基础和地下工程抗震设计的迫切需求。利用双层模型模拟实际水平场地,提出了可考虑液化层存在下的土表位移简化计算方法并给出频域理论解答,同时采用逐循环累计方法给出水平场地任意荷载下土表位移时域解答。采用适于水平场地孔压增量模型,并逐循环修正土层模量,模拟液化引起的土层的非线性过程。振动台试验结果和提出棋型的计算结果吻合,验证了所提方法能够反映土体液化对土表位移影响的基本过程。提出的方法和解答物理意义明确,可代表土体液化对土表位移影响的基本形态,并可用于频域及时域的无量纲分析。     

BP网络在砂土震动液化评价中的应用

在简要分析BP算法的基础上 ,应用BP网络的理论与方法 ,选取地下水位、临界深度、平均标准贯入击数、地面最大加速度、震动持续时间作为指标 ,评价砂土震动液化 ,取得了较好的评价效果。     

波浪作用下粉土中的孔压响应及其在粉土海床稳定性评价中的应用

粉土在波浪等动荷载作用下极易发生液化破坏,而孔隙水压力在粉土动力学行为中扮演了一个很重要的角色,其发展变化会直接影响到土体的稳定性。因此,通过室内波浪作用下的粉土孔压响应模型试验探讨了孔压与波浪之间的响应情况,发现波浪能量的影响沿土层深度递减,水深条件相同时,响应的孔压随波高的增大而增加,当波浪作用足够长时间后粉土发生液化破坏,此时粉土内累积的孔压小于上覆土体的自重应力。根据结果提出了1种评价粉土海床稳定性的方法。     

成层海床波浪响应的状态空间解及其应用

针对成层海床的波浪响应问题,采用Laplace-Fourier变换和状态空间法求解控制方程,得到表征该问题基本状态量之间的传递矩阵。利用矩阵递推规律、边界条件及逆变换技术实现成层海床波浪响应的计算。以北海和密西西比三角洲的波浪和海床特征为参数进行算例分析,结果表明该方法具有较高的效率和精度。结合北海的工况指出在砂质海床的表面铺设一层砾石土可以增强海床的抗液化能力,起到保护海床的作用。     

横向扩展液化土中单桩-土系统的非线性分析

将地震液化场地分为地表的上覆未液化土层、底部的未液化基层以及夹在两者之间的液化土层,基于桩-土相互作用的非线性Winkler模型,考虑桩弯曲的非线性弯矩-曲率本构关系和桩的几何非线性变形,建立了液化土层横向扩展下桩非线性大挠度变形的基本控制方程,并利用打靶法进行了数值求解。同时,给出了桩线弹性小变形情形下的解析解。通过与非线性有限元解和线弹性小变形解析解的比较,验证了文中打靶法的有效性和可靠性。用数值方法分析了液化土层横向扩展对桩力学性能的影响,结果表明：非线性桩-土相互作用和桩材料非线性效应强于桩的几何非线性效应,随着液化土层横向扩展位移的增加,几何非线性效应逐渐增大,此时,应采用完全非线性模型进行桩力学行为的分析。     

饱和砂土液化判别方法的局限性及综合应用实例

对于饱和砂土液化判别,目前规范要求以标准贯入试验为主,以静力触探为辅,有经验地区可采用剪切波速测试,但就目前的每种判别方法都有一定的局限性。在实际工作中采用综合评价的方法,就能减少单一评价方法的局限性。综合应用标准贯入试验法、静力触探试验法和剪切波速测试法,并对各种判别方法的判别结果进一步分析,便可综合评价场地饱和砂土的液化趋势。实例表明,综合应用各种液化判别方法进行综合评价,提高了评价结果的准确性。     

饱和可液化土中地下结构在震后固结中的响应

饱和可液化土中地下结构在强震作用下会由于土层液化而上浮,从而对地下结构造成破坏。可液化土在地震结束之后,将由于超静孔隙水压力的消散而产生固结变形,而地下结构在土层震后固结过程中的响应是一个值得研究的问题。以地下结构在土层震后固结过程中的垂直位移为重点,应用非线性动力两相体有限元方法研究饱和可液化土和地下结构相互作用体系在地震后土层固结过程中的响应。研究结果表明,地下结构的上浮趋势不会在地震结束时立即结束,而是在土层超静孔隙水压力经过一段时间的重分布及消散以后停止,之后地下结构有一定的沉降位移,但沉降位移远小于上浮位移,因此地下结构在震后会残留向上的垂直位移。文中还讨论了土层的应力路径响应、水压消散过程及截断墙与土层渗透系数对地下结构在震后固结过程中响应的影响,试图讨论饱和可液化土中地下结构在震后固结中响应的机理。