套管排水桩处理可液化地基的数值分析

新型套管排水桩技术的原理是将排水盲沟与桩结合起来,排水盲沟提供了桩周的排水通道,在地震发生时,可以有效降低桩周土体产生的超孔隙水压力,达到抗液化的目的。开展了套管桩与不设置排水盲沟的普通桩的静动力数值模拟,结果表明:套管桩的复合地基承载力与等直径普通桩的承载力接近,排水盲沟的设置没有减弱桩的承载能力,在地震作用下,套管桩的排水盲沟可以有效降低桩周产生的超孔隙水压力,提高桩周土体的有效应力,达到地基抗液化的目的。     

碎石桩加固饱和粉土地基的抗液化特性

除饱和砂土液化外,饱和粉土地震液化问题也是岩土地震工程中一个重要的研究课题。饱和粉土地基的地震液化及变形可以采用多种地基加固方法防治,碎石桩技术是常用方法之一。碎石桩复合地基的抗液化效应,主要是增加桩周土体的密度、利于桩体的排水以及由桩体分担地震水平剪应力（桩体减震作用）。但由于粉土的土质特性,粉土-碎石桩复合地基的抗液化特性与砂土有着明显的差异。本文结合目前国内外碎石桩复合地基抗液化研究的最新进展,对粉土-碎石桩的密实、排水减压和减震作用做了较详细的评述,最后提出了关于碎石柱复合地基抗液化特性需要进一步研究的问题。     

碎石桩加固液化粉土地基的数值模拟分析

碎石桩是目前工程中用于处理饱和粉土液化地基最有效、最经济、最普遍的方式之一,但是饱和粉土地基上碎石桩的抗震液化特性还有待于进一步研究。本文利用三维有限差分程序FLAC3D结合安徽某高速公路路基工程对碎石桩加固后的粉土地基的抗震液化特性进行数值分析。通过研究不同埋深距离碎石桩中心不同距离处的孔压增长、消散规律,得到高烈度地震荷载作用下碎石桩加固饱和粉土地基的合理桩间距及加固深度,为类似工程提供了借鉴。     

碎石桩加固液化粉土地基的数值模拟分析

碎石桩是目前工程中用于处理饱和粉土液化地基最有效、最经济、最普遍的方式之一,但是饱和粉土地基上碎石桩的抗震液化特性还有待于进一步研究。本文利用三维有限差分程序FLAC3D结合安徽某高速公路路基工程对碎石桩加固后的粉土地基的抗震液化特性进行数值分析。通过研究不同埋深距离碎石桩中心不同距离处的孔压增长、消散规律,得到高烈度地震荷载作用下碎石桩加固饱和粉土地基的合理桩间距及加固深度,为类似工程提供了借鉴。     

考虑碎石桩排水能力复合地基中孔压长消解析解

由于地震作用时间较短,且碎石桩渗透能力和土体渗透能力相比并不是无限大,因此本文考虑碎石桩排水能力研究了碎石桩桩体材料由地震引起的孔压的长消规律。根据比奥固结理论综合考虑碎石桩的排水能力和相应的初始条件及边界条件,推导出了能够真实反映碎石桩排水减压作用在地震期超孔隙水压力产生、扩散、消散过程中的贡献作用的一般解析解公式。同时讨论了碎石桩渗透能力的不同对抗震液化的影响作用。     

近断层地震下可液化场地土反应的数值模拟

液化条件下场地土大变形是造成工程结构失效的主要原因之一。文中以某高速公路特大桥的可液化岸坡近场场地为研究对象,基于PL-Finn液化本构模型,利用FLAC 3D程序对其在地震作用下的动响应全过程进行了数值模拟分析。结果表明,PL-Finn模型可较好地反映地震过程中孔隙水压、液化区的变化规律,并能较好的预测液化后场地土的变形规律。液化引起的地基土大变形对桥梁桩基的影响需引起重视。     

波浪作用下可液化海床最大液化深度

较大的风浪会使海床发生液化,波浪引起的海床液化问题是海岸及近海工程必须考虑的关键问题之一.基于Biot固结理论,同时考虑了振荡孔隙水压力和残余孔隙水压力的液化准则,作者推出了波浪作用下可液化海床最大液化深度的解析表达式.同时分别采用解析表达式和FLAC数值模拟求解了相应的例子,两者得出的液化深度均和例子的基本相等.且从FLAC的结果可看出,加载波浪力时孔隙水压力开始累积,土体有效应力逐渐下降,当有效应力降到零时,海床土层液化,海床土颗粒重组后下沉压实,之后残余孔隙水压力开始消散,土层有效应力逐渐恢复.最后还就不同波高、波长和水深进行了解析解和数值解的对比,两者得出的结果比较吻合,并能较好地反映海床液化深度变化规律.     

碎石桩处理液化地基效果评价

本文在考虑碎石桩排水和应力集中作用的基础上分析了碎石桩处理液化地基后复合地基的抗液化能力,并与自由场液化地基的抗液化能力进行了对比,提出了一种适用于碎石桩复合地基修正“Seed简化法”,可应用标准贯入试验对液化地基的处理效果进行评价。     

碎石桩—黄土复合地基的抗液化性状数值分析

用二维有限元方法对碎石桩－黄土复合地基的抗液化性状进行了计算和分析，为在黄土地区开展碎石桩处理方法提供了理论依据。     

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。     

黄河三角洲粉土液化的试验研究

在野外自然地理和地质调查的基础上，以黄河地区可液化场地粉土为研究对象，利用室内动三轴和振动柱试验进行测定，分析了动荷载作用下粉土的动应力应变关系并模拟了地震荷载作用下粉土的孔压响应及抗液化强度，得出了液化破坏标准，提出了原状粉土的振动孔压上升模型。对试验结果进行分析发现，随着粘粒含量的增加，粉砂、粉土、粉质粘土、粘土达到相同剪应变所需的动剪应力也依次增加；粉土孔压比0．68、粉砂土孔压比0．87作为液化破坏开始的标志；粉土发生液化所需的循环应力比大于砂土。这些研究为以后建立适合本地区的饱和地基土地震破坏判别方法提供了参数和依据。     

徐州市棠张镇饱和粉土液化性能试验研究

徐州市棠张镇高速铁路路基的粉土粘粒含量少于1．5％、粉粒含量约为80％,在强烈地震作用下存在着液化可能性,为了分析该路基粉土的液化特性,进行了多组振动三轴液化试验。对试验结果进行分析发现,该地区的粉土振动孔压发展模式与Seed提出的用反正弦三角函数拟合的砂十振动孔压发展模式不同,可以用双曲线进行拟合。采用最大往返剪切作用面上的应力条件确定了该地区的孔压发展模式的拟合参数,为该地区粉土地震液化动力计算分析提供了所需的地震孔隙水压力增长模型。同时,本文指出粉土的密度和结构是振动孔压发展的重要影响因素。     

新疆巴楚地震液化宏观现象的对比分析

2003年2月24日新疆巴楚-伽师地区发生6.8级地震,出现了唐山、海城地震后近30年我国最具规模的砂土液化现象。本文通过现场调查和资料分析,并与以往大地震液化比较,提出了此次地震液化宏观现象的认识,包括液化分布特征、喷水冒砂形态、液化震害和工程地质条件等几个方面。结果表明,此次地震液化宏观现象与我国以往几次大地震有很多不同,具有很大的研究价值。     

Probabilistic evaluation of liquefaction potential under earthquake loading

This paper presents a procedure to perform the risk analysis for ground failure by liquefaction. The first part of this study describes the differential equation of a smooth hysteretic model to characterize the behavior of the soil under random loading. The parameters of the proposed model to represent the experimental relationship are discussed. The second part of this study is to develop a method to calculate the probability that a specified volume of soil will liquefy at a given depth in the deposit. The liquefaction is defined as the result of cumulative damage caused by seismic loading. The fatigue life of soil can be determined on the basis of the N---S relationship and Miner's cumulative damage law. The rain-flow method is used to count the number of cycles of stress response of the soil deposit. Finally, the probability of liquefaction is obtained by integration over all the possible ground motion and the fragility curves of liquefaction potential. The sensitivity of the reliability against liquefaction to soil system parameters is also examined.     

饱和粉土液化和应变特性试验研究

对取自徐州市棠张镇拟建京沪高速铁路路基的粉土,在试验室内按不同的干密度和细粒含量进行重塑,完成了三组不同干密度和四组不同细粒含量的振动三轴液化试验。分析了粉土干密度和细粒含量对饱和粉土抗液化强度的影响;通过曲线拟合方法建议了粉土振动液化过程中的孔压增长模型和永久应变势模型,给出了模型参数。     

Parallel finite element modeling of earthquake ground response and liquefaction

Parallel computing is a promising approach to alleviate the computational demand in conducting large-scale finite element analyses. This paper presents a numerical modeling approach for earthquake ground response and liquefaction using the parallel nonlinear finite element program, ParCYCLIC, designed for distributed-memory message-passing parallel computer systems. In ParCYCL1C, finite elements are employed within an incremental plasticity, coupled solid-fluid formulation. A constitutive model calibrated by physical tests represents the salient characteristics of sand liquefaction and associated accumulation of shear deformations. Key elements of the computational strategy employed in ParCYCL1C include the development of a parallel sparse direct solver, the deployment of an automatic domain decomposer, and the use of the Multilevel Nested Dissection algorithm for ordering of the finite element nodes. Simulation results of centrifuge test models using ParCYCLIC are presented. Performance results from grid models and geotechnical simulations show that ParCYCLIC is efficiently scalable to a large number of processors.     

地震作用下液化场地变截面桩与等截面桩的动力响应对比分析

为研究液化场地变截面桩的动力响应,依托翔安大桥实体工程,采用有限元软件,建立变截面桩－土和等截面桩－土相互作用模型,模拟液化场地变截面桩及等截面桩在地震作用下的振动反应,分析在地震作用下变截面位置不同的变截面桩及等截面桩的动力响应特征。结果表明:地震作用下,液化土层不同深度处的孔压比变化规律基本相同,均从0逐渐增大最后趋于稳定;变截面桩的桩身加速度和桩身位移均大于等截面桩,且桩顶加速度峰值出现的时刻均滞后于桩底;在饱和砂土层处,桩身位移变化趋势均较陡;变截面桩的桩身弯矩峰值和桩身剪力峰值均大于等截面桩,且其峰值出现的位置较等截面桩深;地震作用下,变截面桩及等截面桩的弯矩与剪力均在安全范围之内;液化场地变截面梁桥桩基础抗震设计时,应着重分析液化土层与非液化土层分界面以下的抗弯能力设计及液化土层中抗剪能力设计。     

粉土液化的小型振动台试验研究

利用小型振动台试验定性研究了K0固结状态下场地粉土的液化问题,验证了孔隙水压力增长模型的适用性。从运动微分方程推导了试验的近似相似律,并利用该相似律对试验进行了分析。     

Adaptive element free Galerkin method applied to analysis of earthquake induced liquefaction

An automatically adaptive element free method is presented to analyze the seismic response of liquefiable soils.The method is based on the element free Galerkin method (EFGM) and the fission procedure that is part of h-refinement,indicated by error estimation. In the proposed method, a posteriori error estimate procedure that depends on the energy normof stress and the T-Belytschko (TB) stress recovery scheme is incorporated. The effective cyclic elasto-plastic constitutivemodel is used to describe the nonlinear behavior of the saturated soil. The governing equations are established by u-pformulation. The proposed method can effectively avoid the volumetric locking due to large deformation that usually occursin numerical computations using the finite element method (FEM). The efficiency of the proposed method is demonstratedby evaluating the seismic response of an embankment and comparing it to results obtained through FEM. It is shown that theproposed method provides an accurate seismic analysis of saturated soil that includes the effects of liquefaction     

Study on liquefaction of saturated loess by in-situ explosion test

Liquefaction testing at a saturated loess site was performed under the simulated earthquake ground motion induced by artificial explosions with micro-time intervals. The time histories of ground acceleration, pore water pressure and the ultimate value of residual strain were recorded and measured. The modified FEQdrain computation software was used to analyze the liquefaction. Both the test and the analysis confirm the objective occurrence of loess liquefaction. Furthermore, the reliability of the method of the loess liquefaction analysis based on FEQdrain and the model of pore water pressure development of saturated loess are examined. Supported by: China Ministry of Science and Technology (Granted No.2000-35), Registration No.for Publications of Lanzhou Institute of Seismology, CSB:LC2002-001.