饱和重塑黄土液化孔压增长模型的试验研究

为研究饱和重塑黄土液化过程中的孔压增长规律,通过设定的试验方案,使用动三轴试验研究了黏粒含量、干密度、固结围压、动应力比和振动频率的影响。结果表明:黄土液化和砂土液化在液化过程中的孔压发展规律不同,黄土液化孔压增长具有特殊性;针对已有孔压模型对不同土性使用的局限性,对不同因素下黄土液化孔压增长进行归纳分析,得到考虑不同因素的孔压增长模型;最后对孔压增长模型的适用性和应用型进行了分析、验证。     

饱和砂的动孔压演化特性试验研究

利用GDS 10 Hz/20 kN双向振动三轴系统,对饱和砂进行不排水动三轴液化试验,研究了液化进程中动孔压的发展规律,并阐述了动孔压的演化机理.基于试验结果,提出适用于饱和砂的动孔压应变模型.该模型直接和动力分析中应变幅相联系,能够弥补应力模型的不足,并具有较好的适用性.等压固结条件下,动应力和固结压力对动孔压比与动应变比的关系影响较小,动孔压发展规律可近似用同一模型表示.不同动应力和固结压力作用下,饱和砂土动孔压的增长模式用Seed提出的孔压应力模型描述时,试验常数可取相同值.     

按土强度参数确定弱化砂土层水平极限抗力的探讨

利用施加反压的方法模拟具有残余孔压的弱化饱和砂土层,针对相对密度为30％和40％的弱化饱和砂土层,进行了单桩水平承载力模型试验,研究了不同弱化状态饱和砂土层的水平极限抗力．结果表明,随饱和砂土层中残余孔压的增加,其水平极限抗力逐渐降低;土层液化后,其水平极限抗力降低约90％,这与已有的振动台及动力离心模型试验结果基本一致．按Reese建议的破坏模式,针对土层表面作用上覆压力的备件,推导了依据土强度参数确定土层水平极限抗力的理论关系式;据此确定了弱化饱和砂土层的水平极限抗力,并与模型试验结果进行了比较．结果表明：饱和砂土层液化前,其理论水平极限抗力与模型试验结果基本吻合;饱和砂土层液化后,其理论水平极限抗力小于模型试验结果．这说明饱和砂土液化前土层的破坏遵循Reese建议的破坏模式．     

初始孔隙比对饱和砂土动力特性影响研究

通过对汶川细砂在不同循环应力比下的等压固结不排水动三轴试验,着重研究了考虑初始孔隙比对饱和砂土的动强度与孔压特性影响,建立了不同有效围压下的动抗剪强度表示方法,比较了一定振次下的动强度指标,为抗震设计提供参考与借鉴.从孔压随荷载循环次数变化和一定振次下液化所需的循环应力比这两种角度研究孔压特性,结果表明:相对密实度对砂土抗液化能力有着显著影响,孔压的发展取决于初始孔隙比,循环应力比越高时,表现得越明显.     

基于PL-Finn模型的饱和砂土液化数值分析

为研究地震作用下沉箱式码头的砂土液化特征,基于包含动孔压上升的PL-Finn模型,结合现场实测和大型有限差分软件FLAC~(3D),采用完全非线性的动力分析方法,同时考虑地震动载荷与渗流的耦合作用,对置换砂和回填砂土的超孔压比进行了分析,并将现场实测结果与有限差分模拟结果进行对比分析.结果表明:码头最大水平残余位移为3.47 m,最大残余沉降为1.86 m;回填砂土在地震动载荷施加第6~9 s时已经发生了液化,且超孔压比接近1;置换砂土基本没有发生液化现象,残余超孔压比稳定在0.25~0.30;模拟计算所得的沉箱沉降量比现场实测值低7%,即有限差分模拟结果与实测数据基本吻合,认为采用FLAC~(3D)有限差分方法可以很好地模拟地震砂土液化过程.     

循环荷载下尾矿粉土的孔隙水压力特性

为了解尾矿粉土在振动作用下的孔隙水压力特性,采用GDS动三轴试验系统对尾矿粉土进行了循环荷载试验,通过施加循环应力使尾矿粉土达到完全液化状态,研究了相对密度及固结围压对尾矿粉土孔隙水压力特性的影响.研究结果表明,尾矿粉土的孔压增长过程可分为4个阶段:孔压快速增长阶段、孔压稳定增长阶段、结构破坏阶段及完全液化阶段;相对密度及围压的增加可以提高其抗液化能力.对比尾矿粉土及砂土试验结果发现:循环荷载作用下尾矿粉土的孔隙水压力特性与砂土不同,其孔压增长规律可用一个双S型模型描述,该模型对粉土和砂土均具有较好的适用性.     

适于水平场地孔压发展的增量计算模型

现有孔压增长模型多为全量模型不能用于不规则荷载下液化发展过程模拟,而少量孔压增量模型来源于动三轴试验,其孔压发展模式与振动台和振动离心机结果差别显著,应用于实际水平场地孔压计算时需要修正.本文以振动台和振动离心机土层试验和Seed模型破坏条件为依据,对现有动三轴孔压计算公式进行修正,提出了一个修正的增量计算模型.利用他人和专门的振动台试验,在等幅荷载和不规则荷载两种输入下,对提出的修正模型进行对比验证,结果表明提出的模型能够更好地模拟孔压增长过程.本文的计算模型构造简单,考虑不同相对密度砂土类型,适于真实地震荷载下水平场地液化发展过程的计算.     

饱和砂土地震液化机理及试验测试研究

针对地震液化对工程造成的危害,浅要分析砂土液化机理,探讨影响液化的主要因素和判别方法,对三种细粒含量的砂土进行动三轴试验,测试其动强度和孔压变化情况。发现细粒含量对动强度具有重要影Ⅱ向,细粒含量越高,动强度也越高;动应力大小对孔压增长也有较大影响,动应力越大,试样易出现轴向应变过大而破坏,破坏时孔压比越小。     

层间错动带动孔压增长影响因素试验研究

本文对大光包滑坡层间错动带材料进行动三轴试验,研究在不同条件下动孔压的增长特性,试验结果表明：(1)频率对动孔压的增长没有影响,不同频率下试样达到液化的时间基本相同。(2)动应力越大,孔压增长越快,达到液化需要的振次越少。(3)饱和度对动孔压的增长有较大影响,饱和度越高,样品动孔压增长越快,达到液化需要的振次越少;饱和度降低,动孔压的增速减缓,在应变达到5%时样品没有液化。(4)干密度越小,动孔压增长越快;干密度越大,颗粒之间的咬合力和摩阻力越大,孔压增长缓慢。     

试验研究层间错动带动孔压增长的影响因素

对大光包滑坡层间错动带材料进行动三轴试验,研究在不同条件下动孔压的增长特性,试验结果表明:(1)频率对动孔压的增长没有影响,不同频率下试样达到液化的时间基本相同;(2)动应力越大,孔压增长越快,达到液化需要的振次越少;(3)饱和度对动孔压的增长有较大影响,饱和度越高,样品动孔压增长越快,达到液化需要的振次越少;饱和度降低,动孔压的增速减缓,在应变达到5%时样品没有液化;(4)干密度越小,动孔压增长越快;干密度越大,颗粒之间的咬合力和摩阻力越大,孔压增长缓慢。     

短桩加固液化砂土时孔压比随桩距变化规律分析

利用小型振动台模型试验,研究了砂桩加固饱和砂土地基的液化问题,通过分析模型地基内孔压比的变化规律,探讨不同桩距对抗液化效果的影响。试验表明采用砂桩加固可液化砂土,桩长相同时,并不是桩距越密效果越好,抗液化效果与桩体在地基内形成的排水效果密切相关。     

地基液化对边坡稳定影响的动力固结耦合分析

针对饱和砂土地基上边坡的动力离心模型试验,应用固液耦合动力有限元方法研究了可液化地基上边坡的地震响应,重点分析了地基发生的液化对边坡加速度、变形和稳定的影响规律。结果表明,在坡前水平地基内孔压增长较小,边坡下部地基内孔压增长较大;饱和地基液化导致坡脚和坡顶位移较大;饱和地基和坡脚液化导致的边坡大变形对边坡稳定性有较大影响,液化是导致边坡失稳的主要原因。     

南水北调中线工程砂土地震液化和变形破坏动力数值分析——以漳河河漫滩段为例

砂土液化问题一直是土动力学与岩土地震工程研究领域的重要课题之一.基于南水北调中线一期工程总干渠漳河河漫滩段工程,通过现场和室内试验获取岩土体的动力学参数,利用岩土数值分析FLAC3D软件,砂土本构模型选为Finn模型,输入近场地邯郸台记录的实际地震波,对渠基砂土地震液化和渠道变形破坏特征进行了动力数值分析.结果表明,在地震作用下,超静孔隙水压力最大值位于渠堤底部砂土层中,但渠堤底部砂土层由于初始应力较大,其孔压比不高,不会发生液化;在渠道底部以及渠堤外侧坡面平台至坡脚局部区域土体虽然超孔隙水压力较小,但有效应力小,超孔压比反而大,砂土层发生了液化;在地震作用下变形主要发生在渠堤和浅层地基土里,具有对称性;渠堤边坡的变形破坏主要表现为在渠堤顶面发生震陷和拉裂破坏,在坡脚处发生水平侧向流动和挤压隆起变形.计算过程中,在渠堤及地基的不同位置设置监测点,得到了地震作用过程中不同位置处超孔隙水压力、有效应力和位移的动态变化规律.通过剪应变增量判断,在地震力作用下渠堤及地基中形成了贯通的剪切滑动面,易发生整体滑动破坏.研究成果对南水北调砂土液化特性的认识和防治有一定的意义.     

饱和砂土地基上边坡地震动力离心模型试验研究

地震液化导致地基土体强度丧失往往对土工建筑物安全造成严重威胁.为借助动力离心模型试验研究地震液化对边坡稳定性的影响,该文采用粘度50cs的硅油作为孔隙流体,通过二步抽真空法制作具有饱和地基的边坡模型,利用不规则任意波作为地震输入进行动力离心模型试验,研究了饱和地基边坡的动力响应、动孔压变化以及坡底液化和滑坡等规律.试验表明:地震中超静孔压有明显增长,地震结束后超静孔压逐渐消散;边坡不同位置超静孔压比明显不同;饱和地基部分液化导致边坡刚度减小和土体阻尼增大从而使边坡土体的加速度明显减小.     

空心扭剪试验技术在南海钙质砂动强度测试中的应用

通过对中砂空心圆柱试样制备和饱和方法进行改进,结合动循环应力加载方式的实现,完善了复杂应力路径加载下砂土动力特性室内试验测试技术,并应用于南海钙质砂动力特性研究项目中,重点研究了偏应力比、平均主应力对饱和钙质砂动强度特性和孔压增长模式的影响。结果表明:土体动强度随平均主应力的增加而提高,随初始偏应力的增加而降低;不同初始偏应力比下归一化孔压发展规律较为接近,且表现出良好的对数函数关系。     

往返荷载下饱和砂土瞬态孔压的数学模型及其初步验证

本文基于对往返荷载下饱和砂土瞬态孔压变化机理和定量分析途径的已有研究成果,通过振动三轴试验,建立了计算往返荷载下饱和砂土瞬态孔隙水压力的具体数学模型。该模型考虑了导致瞬态孔压波动发展的主要因素,据初步的模型计算和试验测定结果的对比,表明该模型能够模拟瞬态孔隙水压力的实际变化过程.     

动载下砂土体孔压的累积和消散及其参数分析

基于OpenSees有限元软件平台,采用循环荷载下土体的多屈服面模型,对振动台上土体的孔压的累积和消散进行了数值模拟,并与VELACS动力离心机NO.1模型试验结果进行了对比,得到二者有较好的吻合性.进而对影响孔压的有关参数进行了敏感性分析,结果表明:土体孔压变化对饱和土体密度、流体密度、渗透系数、剪缩参数四个参数较为敏感,对剪胀参数及液化参数不敏感.饱和土壤密度、剪缩参数越大,孔压累积与消散速度越快,峰值孔压越大;流体密度越大,孔压累积与消散速度越慢,峰值孔压越小;渗透系数越大,孔压累积越慢、消散越快,峰值孔压越小.随着测点埋深增大,剪缩参数和渗透系数变化对节点峰值孔压的影响更加明显,而饱和土壤密度和流体密度则表现出相反的特点.     

循环预剪作用对饱和松砂抗液化强度影响

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在均等固结条件下,针对福建标准砂(Dr=30%),进行了不同应力幅值的循环预剪试验和二次加载液化试验,探讨了波浪荷载的循环预剪作用对饱和砂土抗液化强度的影响.试验结果表明:循环预剪作用降低了饱和砂土孔隙比,但其影响程度较小.在较小的应力幅值范围和一定的循环次数内,循环预剪作用过程中所产生的最大孔隙水压力随着所施加的循环应力幅值的增加而呈线性的增长.在循环预剪过程中饱和砂土未发生液化条件下,随着循环预剪应力幅值的增加,饱和砂土的抗液化强度也不断得到提高.分析其原因,主要是在施加循环预剪作用时,饱和砂土孔隙的均匀化过程和砂土颗粒间咬合作用的增强,使砂土形成了较为稳定的结构.     

可液化土-高层结构地震相互作用振动台试验

进行了可液化土-高层结构地震相互作用的振动台试验,试验采用柔性容器以减小边界影响,采用饱和砂土作为模型土.试验中再现了液化场地土中高层结构的震害现象.得出的主要规律有:相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同;随着振动次数的增加,体系的频率降低,阻尼比增大;砂土对地震动可起滤波和隔震作用;当最初加速度峰值到达前,砂土层中的孔压比存在负值;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,在短期内可能继续增长;桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的分布;桩土接触压力幅值分布规律与输入激励地震大小有关.     

考虑围压和密度的饱和砂土液化后单调加载本构方程

为评价地震液化时饱和砂土初始液化后变形,研究了有效围压和密度对饱和砂土液化后单调加载应力应变的影响。基于初始液化后加载试验结果,改进了模拟饱和砂土液化后单调加载的本构方程,考虑了围压和密度的影响,并给出了门槛剪切应变随围压变化的关系式。结果表明:密度的影响可以由临界应力状态线的斜率的变化来体现;有效围压变化的影响可以由门槛剪切应变的变化来反映。