辽宁台安砂土液化特性动三轴试验研究

为探讨台安砂土液化相关特性及发展规律,针对辽宁台安砂土进行一系列不排水动三轴试验,研究台安砂土在动荷载作用下动孔压及动应变变化规律,分析影响台安砂土发生液化的主控因素,揭示动载作用次数下台安砂土动力响应特征。结果表明：动应力水平不同的各相对密度试样u_d曲线可分为后期陡增和匀速增长两种类型,动应力幅值较大时,u_d始终以较快速度增长,呈现匀速增长特征,动应力幅值较小时,u_d曲线则呈现初期缓增后期陡增的特点;相对密度D_r和动应力幅值CSR是决定砂土液化的主控因素,在同一里氏震级等效动载作用次数下,随着D_r持续发展,液化所需CSR增长逐渐加快,当D_r足够大时,砂土基本处于密实状态,此时难以发生液化;循环荷载作用下,台安砂土呈现出初期整体受压、中期拉压平衡、后期受拉凸显的动力响应特征,到后期试样拉应变迅速增大,试样易发生受拉破坏。研究成果可为辽宁台安地区建筑物抗震设计提供参考依据。     

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...     

含微生物气泡高饱和砂土循环三轴剪切CFD-DEM模拟

为探究砂土液化的微观机理,根据室内试验中微生物反硝化反应气泡的生成速率,建立数值模拟的时效性关系,分别制取微生物处理0天、2天、3天和5天的高饱和砂土试样,采用CFD-DEM耦合方法模拟不同工况下砂土试样的循环三轴不排水剪切试验。依据砂土试样的力链分布、抗液化振次、孔压比、轴向应变和力学配位数在加载过程中的变化情况,从宏微观角度分析砂土试样的抗液化能力。模拟结果表明:含微生物气泡高饱和砂土的抗液化强度较饱和砂土有所提升;随着微生物处理时间的增加,砂土试样的饱和度降低,孔压比和轴向应变的累积变慢,抗液化能力增强。     

黄泛区粉砂土动强度与抗液化强度试验研究

因黄泛区粉砂土与其他地区有较大区别,对其动强度和抗液化强度的研究相对较少.对开封地区粉砂土的动强度和抗液化强度进行研究,选定围压、干密度、细粒含量作为影响因素,通过动三轴试验得到其动强度曲线和抗液化强度曲线,分别分析三个影响因素对黄泛区粉砂土动强度和抗液化强度的影响.结果表明:黄泛区粉砂土的动强度和抗液化强度随围压和干...     

粉煤灰改良饱和黄土动力特性研究

以资源循环再利用与提高饱和黄土地基抗震性能为目的,通过对不同掺量粉煤灰改良饱和黄土进行动弹性模量-阻尼比试验,研究了动荷载作用下粉煤灰掺量对饱和改良黄土动骨干曲线的影响,同时对不同掺量粉煤灰改良饱和黄土初始动弹性模量、最大动应力幅值、动弹性模量与阻尼比进行了对比研究。研究结果表明:饱和压实素土与不同掺量粉煤灰改良饱和黄土动骨干曲线均可用双曲线模型进行描述,模型参数受粉煤灰掺量影响较大;粉煤灰的掺入可有效改善饱和黄土地基抗震性能,随粉煤灰掺量增加,不同掺量饱和改良黄土动弹性模量与阻尼比分别总体呈增大与减小趋势;考虑粉煤灰改良饱和黄土抗震性能与经济成本,提出了饱和改良黄土最佳粉煤灰掺量为20%~25%;并基于回归分析,给出了饱和改良黄土动弹性模量衰减经验公式与阻尼比增长经验公式及其拟合参数。     

荆江大堤下伏饱和粉细砂动力特性试验研究

针对荆江大堤江陵段下伏地层广泛分布的饱和粉细砂,参照原位试验成果重塑粉细砂试样,按估算的固结应力比(Kc约为1.6)对试样动剪模量、阻尼比及总应力动强度进行测试,结果表明:(1)试样应力-应变骨干曲线与Hardin-Drnevich双曲线模型假设高度吻合,Hardin公式可很好地拟合动模量/阻尼比与动应变的关系。在研究试样密实度范围内,最大动模量随围压和密实度的增加而增加,但围压对动模量的敏感性更高,且相同围压下动剪模量比与动应变关系曲线近乎重合。围压增大或密实度升高均会引起阻尼比的降低,1%应变对应的阻尼比分布在0.15~0.21之间;(2)偏压状态下以累积轴向应变5%作为液化判别标准进行抗液化强度试验,随特征振次及测试围压的增大,液化动剪应力比相应减小,试样振动孔压比最高仅能达到0.8~0.9;(3)由总应力法求取的动内摩擦角与黏聚力均随设定特征振次的增加而下降,且内聚力并非约等于0,表明动力作用下该试样具有一定的黏滞性。     

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。     

循环剪切吸水条件下饱和砂土的应力应变规律

在实际土工抗震边值问题中,饱和砂土在许多情况下并非处于完全不排水条件,可能由于土性等因素的不同而出现各异的排渗条件。排水条件对土体的动力应力应变响应有较大影响,本文基于新开发的孔隙水注入控制系统,进行了循环剪切条件下饱和砂土吸水试验,研究了剪切吸水对土体动力特性的影响规律。通过试验发现:剪切吸水条件下砂土的抗液化强度较不排水条件下降低,同样的循环剪切条件下轴向应变发展更大;试样的抗液化强度降低和轴向应变增加程度随剪切吸水率的增大而增加。基于对饱和砂土体变规律的已有研究,本文初步解释了剪切吸水条件下饱和砂土应力应变特性规律的物理实质。     

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。     

加筋土动弹性模量的动三轴试验研究

采用动三轴试验系统对加筋土试样进行固结不排水三轴剪切试验。研究了在不同加筋材料、不同加筋层数、不同围压、不同固结应力比条件下的加筋土的动弹性模量变化规律,并与素土试样试验结果进行对比。研究结果表明,加筋土的动弹性模量随围压和固结应力比的增加而增大,窗纱加筋试样的最大动模量相比素土有了较大的提高,并随着加筋层数的增加而增大,土工布加筋土试样最大动弹模量与素土的最大动弹模量增减趋势不明确。     

PFAS污染砂土的电阻率特性试验

PFAS新型污染物是当前环境水文地球物理学的研究热点,但其电阻率特性尚未清楚．为了探究PFAS溶液电特性及砂样含水溶液饱和度与溶液浓度对PFAS污染砂土电阻率的影响．本研究以PFOA为PFAS污染物的代表,设置不同浓度PFOA溶液并改变砂样盒的含水溶液饱和度,利用高密度电法仪监测砂样盒进行电阻率试验,结果表明：（1）砂样被PFOA溶液饱和的过程中,砂样电阻率随着砂样含水溶液饱和度的增大逐渐减小,砂样完全饱和时砂样电阻率值降到最低．对两者之间的关系均可用Archie公式较好拟合,拟合结果的相关系数R2均接近1.(2）在砂样被PFOA溶液完全饱和的状态下,砂样电阻率值会受PFOA溶液浓度的影响．砂样电阻率随溶质浓度的增大呈现幂函数关系的下降,幂函数拟合的相关系数R2值为0.8977,拟合效果较好．（3）在砂样饱和与非饱和过程试验中,砂样电阻率值会随着介质含水溶液饱和度的改变呈相应的动态变化．对于砂样电阻率与介质含水溶液饱和度的关系曲线可以用Archie公式很好的拟合,相关系数R2为0.9980．本研究获取了砂样被PFOA溶液饱和过程中的电阻率数据,并得到了砂样电阻率与多孔介质含水溶液饱和度...     

自由场典型液化特征数值模拟试验

应用FLAOD实现自由场液化数值模拟试验.试验结果验证了砂土液化典型特征:超静孔隙水压升高,有效应力降低,体积压缩积累增大.证实了液化的隔振作用:砂土在液化状态变为流体,不能传递剪力,液化时砂土位移、速度、加速度振幅显著降低,剪应力降低,动水向上渗流,土体向下沉降,水平残留不可恢复位移.球压应力、有效压应力、动水压力满...     

残积土含水率对其动力特性影响试验研究

选取厦门某建筑工程地基浅层残积土重塑试样,利用SDT-10微机控制电液伺服动态三轴测试系统,在呈正弦变化的动态荷载作用下,测试含水率分别为10%、15%、20%和23%时残积土试样的动应力-应变、动变形-作用时间(作用次数)、动弹性模量等动力学特性曲线与参数。分析试验数据表明:试样在动荷载作用下表现为黏弹塑性变形特性,且随着含水率提高,试样累积塑性轴向变形逐步增大,最大弹性模量逐步减少,但含水率由20%增至23%时,最大动弹性模量降低幅度不大。     

黏粒和砂粒混合土体的动态液化性能研究

现场和实验室观测表明,一定黏粒含量的砂土在一定条件下易发生动力液化的现象,且黏粒含量对砂土抗液化性能的影响较为复杂。通过CKC全数字闭环控制气动式三轴仪试验系统,对黏粒含量为0%、5%和10%的砂土进行动力三轴试验。结果表明,黏粒含量为5%时砂土的抗液化性能最差,并且黏粒含量对于孔压的发展具有较大影响。根据实验数据的分析,对砂土-黏土的混合土的液化和抗液化性能进行机理分析。     

动荷载作用下粉煤灰改良黄土的动应力-应变关系研究

基于动三轴试验系统,以素黄土和粉煤灰改良黄土为研究对象,研究了动荷载作用下素黄土和不同掺合比粉煤灰改良黄土的动应力-应变关系,同时对其模型参数、初始动弹性模量和阻尼比进行了对比研究。研究结果表明:(1)素黄土和不同掺合比粉煤灰改良黄土的动应力-应变骨干曲线服从双曲线模型,但模型参数随粉煤灰掺入量的不同而不同。通过研究数据的拟合,初步建立了粉煤灰改良黄土的动应力-应变关系模型参数a、b与粉煤灰掺入量m之间的定量关系。(2)粉煤灰掺入量对粉煤灰改良黄土的初始动弹性模量和阻尼比影响明显,表现出初始动弹性模量随粉煤灰掺入量的增大而增加以及阻尼比明显减小的特性。(3)从土动力学角度出发,定量地给出了最佳灰-土掺合比。     

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。     

偏压固结下饱和标准砂孔压增量分析

通过对饱和福建标准砂动三轴液化试验现象的系统分析,提出了一个偏压固结下孔压增量计算公式。分析表明,固结比对饱和砂土液化有重要影响,孔压相对增量与固结比增量之间呈幂函数关系,即ΔU/U0=C1,a(kc-1)C1,b。C1,b是一个远小于1的数,平均为0.41,表明孔压增量在kc接近1时降低速度较快,在kc继续增大时降低速度变慢并趋于平缓。C1,a在0.20-0.35之间,平均为0.27,意味着kc=2时的孔压增量较kc=1时降低20%~35%,平均降低27%。     

玻璃球动弹性模量特性试验和数值模拟研究

堆石料颗粒形状较为复杂,且存在明显的颗粒破碎特征。为剔除颗粒形状对堆石料动力特性的影响,在不考虑颗粒破碎的情况下,采用玻璃球模拟堆石料进行动三轴试验,分析了试验围压对玻璃球动弹性模量的影响。基于动三轴试验成果,开展了细观数值模拟研究。研究表明：玻璃球的动弹性模量变化规律与堆石料的基本一致;三维颗粒流方程能较好地模拟该材料的动弹性模量特性;随着粗细颗粒直径跨度增大,试样级配关系增强,最大动弹性模量随之增大;细颗粒直径变小和粗颗粒直径变大都将引起最大动弹性模量的增大。试样的动弹性模量随着细观剪切模量的增大而增大,近似为幂函数关系,动应变降低。     

可液化地基土三维地震响应分析

编制完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序，对可液化地基进行三维地震响应分析，探讨了不同土性参数、不同土层构成和不同附加压重等因素对可液化地基抗液化性能的影响。结果表明：在地震荷载作用下，天然饱和砂土地基中的超孔隙水压力随深度的增大而增大；在不同深度处，超孔压峰值到达的时刻比地震加速度峰值到达的时刻要晚；随输入地震加速度的减弱，深层处的超孔压开始消散或基本保持不变，浅层处的超孔压保持不变或略有上升，这一现象与土性参数、输入地震荷载的情况等因素有关；土性参数对土体本身的抗液化性能有重要影响，初始孔隙比越小，相对密度越大，土体的抗液化能力越强；附加压重有利于地基抗液化能力的提高；随着附加压重的增大，超孔压比减小；附加压重对地基中超孔隙水压力的增长有明显的抑制作用。     

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。