冲击载荷下饱和砂土中超孔隙水压力的建立与消散过程

对落锤冲击造成饱和砂土中的冲击压力进行了测量。通过测量得到了冲击时饱和砂土中超孔隙水压力的建立和消散过程。分析了多次冲击对超孔隙水压力建立的影响。得到了一次冲击就能使饱和砂土达到完全液化的冲击强度临界值．     

土液化特性中的几点发现

本文介绍了近二十年来在我国水利水电科学研究院进行饱和土振动液化试验研究中发现的几个重要特性。它们包括应力状态对饱和砂土振动液化过程中孔隙水压力变化的影响,颗粒排列对砂土骨架结构振动稳定性的影响,饱和砂土在振动作用下孔隙水压力的产生、消散和扩散机理,以及粉土（少粘性土）液化可能性的评价准则等等。这些特性都是当今研究液化问题中被重视和感兴趣的题目。文中表达了作者对这些问题的看法。     

现场水下振密松砂层的孔隙水压力

通过在一个振冲加密水下松砂的工程中,实测了孔隙水压的变化过程,论述了超孔隙水压力是由脉动孔隙水压力和残余孔隙水压力两部分组成的。同时,通过对残余孔隙水压力及其大小分布情况的分析发现,它与振动加速度分布情况类似,其消散具有一定的规律性。     

初始静孔隙水压力对砂土静动力剪切特性影响的试验研究

选取福建标准砂和滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪开展了一系列不同初始静孔隙水压力条件下的不排水循环扭剪试验和单调扭剪试验,着重探讨初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力发展及其不排水抗剪强度的影响。试验结果表明:初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力的发展产生显著的影响,从而影响砂土的静动力剪切特性。具体地,在不排水循环剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,其超静孔隙水压力发展和变形发展越快;在不排水单调剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,在砂土剪胀阶段产生负超静孔隙水压力越大,从而使砂土的强度显著提高。基于试验结果,初步探讨了初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力及静动力剪切特性的影响机理。研究表明,研究地下水位以下土体(准饱和土)静动力剪切特性尤其是研究液化问题时,应充分考虑初始静孔隙水压力对砂土抗液化强度的影响,室内试验应根据砂土所处的地下水位深度来决定初始静孔隙水压力(反压)的大小。     

关于饱和砂土液化问题的探讨

本文在试验分析的基础上得出了饱和砂土液化过程中土的骨架胀缩势与孔隙水压力变化的定量关系;揭示了均等团结和非均等固结状态下砂土液化过程中土骨架变化规律;并对砂土液化问题提出一些看法。     

液化场地自由场体系的数值分析及振动台试验验证

 应用有限差分法程序FLAC3D对液化场地自由场体系的地震响应进行三维完全非线性分析。与通常采用的等效线性法相比,完全非线性分析方法由于采用了弹塑性模型,可以自动计算永久变形;采用合理的塑性方程,使得塑性应变增量与应力相联系;结合孔隙水压力模型可以模拟地震作用引起的饱和砂土液化问题。计算模型考虑了土体非线性、孔隙水压力的变化以及模型边界条件的处理等。通过与液化场地自由场体系振动台试验结果的对比分析,方法的有效性得到验证。结果表明,砂土对地震动可起滤波和隔震作用;当加速度峰值到达时砂土层中的孔隙水压力比存在负值;震后土中孔隙水压力不一定随振动的停止而立即开始消散,短期内也可能继续增长。     

冲击载荷下饱和砂土中孔隙水压力的变化及其与液化密实的关系

介绍了实验装置与测压系统,实测了饱和砂柱自由落体撞击地面后前期快过程和后期慢过程的孔隙水压力的变化。在此基础上,给出了前期快过程中冲击压力波形的传播及其与落高、测点位置等的关系,并探讨了后期超孔隙水压力与落高、砂样、测点位置以及饱和砂土的液化、密实之间的关系。     

饱和砂土挡墙被动破坏超孔隙水压力试验研究

通过自制饱和砂土挡墙模型箱,对于不同挡墙位移模式和位移大小,测试了不同相对密度饱和砂土挡墙被动破坏过程中超孔隙水压力,揭示了饱和砂土挡墙后砂土破坏机理。对深入研究土与挡墙共同作用具有理论价值,对更加合理设计挡墙、控制稳定具有指导意义。     

饱和黏土累积塑性应变非线性预测模型研究

路基累积变形的研究对于交通工程动力稳定性分析具有显著意义。通过分析循环动三轴试验结果,发现无论在排水还是不排水条件下,对于饱和正常固结黏土或轻度超固结黏土,土中孔隙水压力与累积塑性应变之间存在一定对应关系。通过改进太沙基-伦杜立克固结方程,并研究孔隙水压力与累积塑性应变之间的关系,得到一种新的饱和黏土累积塑性应变非线性预测模型。该模型既可预测土体中孔隙水压力的变化,又可预测土体累积塑性应变的发展规律。模型验证结果表明,该模型可较好地反映饱和黏土孔隙水压力和累积塑性应变的发展变化。     

爆炸引起饱和砂孔压变化规律的室内试验研究

介绍了以雷管作为爆炸动力源,多孔装药爆炸法密实饱和砂的模型试验,实测了饱和砂土体在依次循环爆炸荷载作用下孔隙水压力的增长与消散过程,分析了孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,孔隙水压力的增长与消散在沿深度及径向方向上的变化规律具有独特性。同时,对爆炸荷载在饱和砂土体内所引起的液化范围进行了分析,所得结论可为爆炸法处理饱和粉细砂地基的工程设计与理论研究提供参考。     

地震时地下连续墙围束效应与围束土壤超孔隙水压力之探讨

以三维有限元程序仿真研究受地下连续墙围束土壤其受震时之反应。以1995年阪神地震波为输入条件,土体为中紧密度砂土及疏松砂土时发现:随着地震方向地下连续墙位置之靠近,围束体内部的土体最大水平向位移将跟着减少,其中又以在中紧密度砂的效果明显于松砂之效果;在松砂中之超孔隙水压生成速度明显比中紧密砂快;中紧密砂中之超孔隙水压于受激发过程会因土体剪胀之故,局部期间有下降现象;中紧密砂之液化因地下连续墙围束效应明显降低。     

可液化场地下盾构扩挖地铁车站结构地震破坏机制振动台试验

 开展近远场水平地震动作用下可液化地层中盾构扩挖地铁车站结构振动台试验,分析模型地基土层的侧向变形、孔压比、加速度、宏观现象和动土压力以及结构的加速度、应变等物理量。研究结果表明,可液化模型地基在激振时经历先震密而后上浮的物理过程,震后有明显的喷砂冒水现象;地基土层侧向发生的是剪切型变形,其左摆与右摆过程中的峰值位移出现明显的不对称现象;小震时,模型地基中的加速度放大系数从下部到表层逐渐增大,中震及大震时,表现出先减小后增大的趋势;地震波沿模型地基向上传播的过程中,出现明显的高频滤波、低频放大的现象;可液化地基的孔压在地震作用下经历“急增长、慢消散”的变化过程;地下结构的存在对其周围地基孔隙水压力的增长(砂土液化)有明显的抑制作用。随着输入地震动强度的增加,动土压力明显增大,地下结构上、下方的土压力差值是结构发生液化上浮的内因,结构本身在强震过程中逐渐从弹性状态向弹塑性转化;液化场地条件下的结构侧方动土压力有随着埋置深度的增加而增加的趋势;可液化场地条件下盾构扩挖地铁车站结构的地震破坏机制是：中柱率先发生剪压破坏,而后是隧道开口部位与拱肩破坏,随后是侧墙与顶板的连接部位受拉破坏,最终形成机构而发生倒塌。     

Effect of clogging of stone column on drainage capacity during soil liquefaction

Stone columns act as vertical drains, and due to their high permeability, allow for the quick dissipation of earthquake induced excess pore water pressure. When water flows through a loose sandy soil, it washes away fine soil particles. The fine sand particles get detached when the hydrodynamic force applied on the soil particles breaks the inter particle bonds between soil grains. These detached soil particles are then migrated by the seepage water. Based on the concentration of the soil particles in the seepage water, these may be captured at the pore constriction of gravels during the flow of water through the stone column. Thus, the clogging of stone column initiates which reduces of the permeability of column. The rate of dissipation of pore water pressure during earthquake is affected due to the clogging of column. In this paper, a mathematical model is proposed to determine the rate of dissipation of pore water pressure of stone column-reinforced ground by considering the clogging effect of column. The result obtained from the proposed model is verified with the available in-situ experimental data. A parametric study is also performed to investigate the effect of different parameters of the proposed model on the clogging of stone column. It is observed that when the permeability ratio, compressibility ratio and area ratio decrease, the possibility of clogging increases. The peak value of the excess pore water pressure ratio can increase up to around 50% due to clogging.     

透水性混凝土桩施工中超孔隙水压力变化特性试验

为研究透水性混凝土桩施工中产生的超孔隙水压力的变化规律,通过在现场埋设孔隙水压力计的方法,监测并分析了振动沉管法单桩施工过程中及施工后桩周土体的超孔隙水压力随时间、径向距离及深度的变化,并根据监测结果分析了透水性混凝土桩单桩施工对桩周地基的影响。结果表明:对于高地下水位的粉性土地基,桩周土体的超孔隙水压力在沉管结束时达到最大值,之后消散速率较快,完全消散时间较短,且距桩越近,超孔隙水压力的上升与消散速率越快;超孔隙水压力在径向上与深度上大致呈现递减趋势,距桩越近,超孔隙水压力越大;地基土体的液化范围与加固范围的空间分布呈上大下小的漏斗形。提出的适用于透水性混凝土桩的施工工艺可为类似工程的设计与施工提供参考。     

碎石桩复合地基抗液化性能的数值模拟

将饱和砂土视为土-水两相介质,以Biot动力固结方程为基础,编制完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序,通过模型试验验证程序的正确性。利用该程序对碎石桩复合地基进行地震响应分析,探讨不同土层构成和不同附加压重等因素对抗液化性能的影响。结果表明:经碎石桩加固后,桩间土中的超孔压比比未加固前减小;随时间的延长,出现了明显的超孔压消散现象,距离碎石桩越近,超孔压消散现象越明显;附加压重对地基中超孔隙水压力的增长有明显地抑制作用,在进行工程设计时应该考虑附加压重的有利影响,适当增加桩间距。     

可液化地基单桩基础离心机模型试验的三维数值分析

文章通过三维水土耦合动-静一体有限元程序DBLEAVES对饱和砂土地基（Dr=40%）单桩基础的离心机模型试验进行模型试验相对应的原型三维有限元数值模拟和分析。对比分析小震（峰值加速度0.08g）和大震（峰值加速度0.47g）情况下的土体加速度、超静孔隙水压、沉降位移以及桩身弯矩等变化规律。其中,地基土的性质采用应力诱导各向异性的交变移动弹塑性模型模拟,基桩采用弹性梁单元模型模拟。结果表明：①超静孔隙水压会“隔断”振动波的传递,当土体接近完全液化时,土表面峰值加速度会明显小于输入波峰值加速度,而当超静孔隙水压比较小时,土表面加速度相对于输入波则可能会放大;②地震时所达到的最大超静孔隙水压比是地基土沉降量的主要因素之一,且一大部分沉降发生在震后的孔压消散期;③数值模拟与模型试验结果的对比分析表明,交变移动模型可以较好地反映土体在交变荷载下的动力响应特性,验证了所采用的DBLEAVES程序和有限元方法的有效性。     

振冲法加固砂壳坝试验研究

本文介绍了砂壳坝抗震加固的一种新方法--振动水冲法。山东省兴旺坝振冲加固试验表明,砂壳坝的振冲加固与地基振冲加固不尽相同,砂壳坝中存在广阔的非饱和区,而且振冲过程中存在“斜坡效应”,从振冲时坝的动力反应观测资料的分析得知,振动加速度、超静孔隙水压力均随振源距的增大而急剧减小,它们与振源距均呈幂函数关系。探索振冲加固机理得知,饱和松砂的振冲加密是通过三个作用实现的:①径向冲击位移将砂挤入坡内;②引起超静孔隙水压力使砂坡液化Q③固结。本文提出了一套振冲工艺参数,利用这些参数并使振冲区砂壳处于饱和状态是提高振冲效果的关键。这也是兴旺坝壳的加固效果能达到相对密度0.8左右和标贯击数达到40击以上的重要前提。文中还简要地叙述了兴旺坝振冲施工的主要经验,说明这个方法安全、方便、经济,是抗震加固已建的松散砂壳坝的有效方法。     

饱和砂土地基三维地震响应分析

对饱和砂土地基进行了完全耦合的三维排水有效应力动力分析.探讨了不同输入地震加速度、不同土性参数和不同土层构成等因素对饱和砂土地基抗液化性能的影响.结果表明:在地震荷载作用下,天然饱和砂土地基的水平振动加速度沿深度方向自下而上被放大;在地震中,地基中超孔压比的分布规律基本是上下部较小,中部较大;土性参数对地基本身的哪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;随输入地震加速度的减弱,由粘土和砂土构成的地基,在不同深度处的超孔压比基本保持不变,没有出现明显的超孔压消散现象.     

粘性土覆盖层下土中超孔隙水压力的动力试验研究

以土-结构动力相互作用体系的模拟地震振动台模型试验为基础，考察了粘性土覆盖层下的粉土及砂土在模拟地震中的超孔隙水压力增长规律，及其震后的短期固结行为特征，分析了覆盖层下土体在地震中的超孔隙水压力发展特征机理，并探讨了影响超孔隙水压力发展的主要因素。