基于有限差分法的非饱和砂土层地震反应研究

利用有限差分法建立非饱和砂土层-基岩的自由场模型,分别在水平向和竖直向天然地震动输入条件下,分析非饱和砂土层的饱和度对地震反应分析结果的影响,通过计算分析地震动峰值和反应谱等参数,初步揭示非饱和砂土层对地震动响应规律。饱和度变化影响土体剪切模量和体积模量而导致场地地表峰值加速度出现差异;加速度反应谱方面,饱和度较大的工况加速度反应谱峰值到达周期会出现滞后现象;加速度反应谱峰值大小以及到达峰值周期时长受地震波输入方向和饱和度共同影响。

干砂饱和砂小应变剪切模量共振柱弯曲元对比试验研究

通过对2种洁净的干砂与饱和砂进行弯曲元与共振柱对比试验研究，得出了可靠的弯曲元剪切波传播时间确定方法，并对饱和砂土弯曲元与共振柱试验结果的偏差进行解释。不同频率激发信号对弯曲元剪切波速传播时间的研究证实，剪切波速随激发频率的增大而增大，采用激发频率为10kHz的初达波法与共振柱试验得到的结果具有较好的一致性。饱和砂土弯曲元与共振柱试验剪切波速结果相差6％～10％，可通过饱和砂土中剪切波速的弥散性对其进行解释。大部分洁净砂在弯曲元试验中激发频率一般大于特征频率，均需考虑剪切波速的弥散性。而对于天然砂土或粉土一般具有较高的特征频率，其弯曲元试验中一般不考虑剪切波速的弥散性。为洁净砂和天然砂土饱和土样的弯曲元测试提供有效方法。

饱和砂性土非线性蠕变模型试验研究

采用单向压缩试验研究了常州不同含水层饱和砂性土的蠕变特性。试验结果表明,饱和砂性土的变形既与应力有关,也与时间有关。在一定应力作用下,其变形随时间的增加而增加,经过一段时间后才能达到稳定,应变与应力、时间都呈非线性关系。对试验结果的统计分析表明:用幂函数可以很好地拟合饱和砂性土的应力-应变-时间关系。这一结论有助于更深入地研究长期抽水作用下的地面沉降问题。

基于等效骨架孔隙比指标的饱和砂类土抗液化强度评价

为探讨各类饱和砂类土的物理特性对其抗液化强度CRR的影响,将具有不同细粒含量FC的福建、南京和南通砂类土分为3组：（1）相同的相对密度Dr;（2）相同的孔隙比e;（3）相同的骨架孔隙比esk。对具有不同物理特性的三类饱和砂类土进行了一系列均等固结不排水循环三轴试验,结果表明：e或Dr相同的饱和砂类土的CRR随FC的增加而降低;但esk相同的砂类土的CRR随FC的增加而增大。结合文献中十类砂类土的CRR试验数据,分析表明：各类饱和砂类土的CRR随其等效骨架孔隙比＊ske的增大而单调地降低,且两者呈现较好的幂函数关系。这表明能综合反映砂类土颗粒组成,密实状态和粗细粒接触状态的＊ske是表征饱和砂类土CRR的一个有效物理特性指标;并首次发现饱和砂类土的CRR–＊ske关系曲线的最佳拟合参数A和B值由砂粒和细粒的物理特性共同决定。据此,饱和砂类土的CRR可仅由其物理特性指标较好地预测。

爆炸引起饱和砂地表沉降的试验研究

通过观察，分析模型试验的现象和结果，讨论了爆炸加密饱和砂的机理，研究了药量与地表下沉量的规律，指出在爆炸加密砂基的问题中比药量不是主要的物理参数。总结出了地表下沉量及爆炸作用范围的计算公式。研究结果表明，爆炸振动引起砂体的破坏与再排列是砂基密实的主要原因。

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。

黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线试验研究

为了确定黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线,以开封市朗润园小区的地下土为试验对象,通过滤纸法对其进行了室内试验研究,并利用Van Genuchten模型对试验测定出的土-水特征曲线进行了拟合。研究结果表明:非饱和砂质粉土的进气值约为9.5kPa,残余饱和度对应的吸力值约为73.5kPa,非饱和土的减饱和过程具有明显的阶段特征。根据拟合出的含水率和吸力之间的函数关系,可以预测黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线。

爆炸法密实饱和砂的模型试验研究

迄今爆炸密实法应用于地基处理已有70多年的历史,尽管爆炸法处理地基以其快速、经济、简单、处理深度深的特点为人们所认可和推崇,但由于设计方法和理论的不完善,这一方法没有得到广泛的应用。装药重量、装药形式、装药的深度是爆炸法密实饱和砂地基设计中比较敏感的设计参数。为研究上述参数对加固密实效果的影响,进行了以雷管作为爆炸密实动力源,单孔装药的模型试验。共进行了6组试验,其中2组为集中装药形式,其他4组为分层间隔装药的形式。通过量测孔隙水压力的增长和消散、地表沉降和静力触探值的变化,分析得出分层间隔装药形式更有利于地基加固处理的效果,且分层间隔装药时,药包布设使得爆炸向土体释放的能量分布越均匀,加固处理的效果就越好,但对能量的分布均匀仅是定性的评价,尚无定量的指标进行评价。

阿特拉津在饱和砂质壤土中非平衡运移的模拟

针对农药阿特拉津在稳定流场饱和砂质壤土中的运移 ,根据平衡与非平衡假设条件下对流—弥散方程数学模型的解析解 ,基于易混合置换实验获得的阿特拉津和示踪溶质Br- 的穿透曲线及批量平衡法求得的阻滞因子 ,应用CXTFIT 2 0软件 ,通过拟合土柱实验中溶质的出流浓度变化 ,估算了模型的有关参数 ,在此基础上模拟分析了实验土柱不同埋深处阿特拉津的出流浓度和累积淋溶量动态 ,结果表明 。

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.

荷载及细粒土含量对饱和砂卵石冻胀融沉影响研究

以北京典型饱和砂卵石地层为研究对象,研究了不同细粒土含量、荷载条件下饱和砂卵石的冻胀融沉特性。试验结果表明:有载条件下的饱和砂卵石试样冻结初期存在明显的冻缩阶段,冻缩量为试样高度的0.053%;冻胀率及融沉系数均与时间具有明显的指数相关性;相同细粒土含量条件下,饱和砂卵石融沉系数(细粒土含量大于10%)及冻胀率随荷载的增加而减小,荷载对细粒土含量小于10%的饱和砂卵石融沉系数影响微乎其微;相同荷载条件下,饱和砂卵石冻胀率及融沉系数随细粒土含量的增加而增大;荷载对冻胀率影响较大,细粒土含量次之,细粒土含量小于0.82%的无载饱和砂卵石是弱冻胀材料;建立了考虑细粒土含量、荷载影响的饱和砂卵石冻胀率及融沉系数预测模型。

饱和砂的交流电阻率特性研究

采用电阻率法定量研究土的孔隙特征,通过试验测量了不同孔隙率的饱和砂在不同电流频率下的交流电阻抗,然后研究电阻率、电流频率以及孔隙率之间的关系。结果表明:孔隙水的电阻率随频率的增加而减小;饱和砂的电阻率随电流频率的增加而减小;饱和砂的电阻率随孔隙率的增加而减小;结构因子随电流频率的增加而增加;结构因子随孔隙率的增加而减小;最后在分析等效电路的基础上建立了考虑电流频率变化的饱和砂电阻率模型。

往返荷载作用下非饱和砂性土的液化强度和孔压规律

使用电磁式动三轴仪对江油电厂粉煤灰进行了结返荷载下液化强度和孔压变化规律的试验研究．由不同制样方法得试样的Ｓｋｃｍｐｔｏｎ孔压系数Ｂ＝０．０５７～１．０．试验结果表明，在试验Ｂ值变化范围内，液化强度相差１倍多．孔压随Ｂ值减小升速率减慢．累积孔压也相应减小．当Ｂ减小到某一围内时，试样不再发生液化。同结主应力比Ｋｅ对液化强度和孔压变化也有较大影响．对孔压变化规律使用双曲线函数拟合得很好，便于应用和计算．

偏应力往返作用下饱和砂土变形特性的试验研究

在固结排水条件下保持球应力不变,进行了偏应力往返作用下的动三轴试验,分析了饱和砂土的体积变形特性。结果表明:(1) 体应变可视具体条件表现为C1型剪缩(初次加荷)、C2型剪缩(卸荷前未产生剪胀)、C3型剪缩(卸荷前产生剪胀)、剪胀P及剪刚R(再加载无胀缩)等物态有规律的变化;(2) 各物态的体应变均与所作用的偏应力比有良好的线性关系。其参数与综合反映应力特征及土性特征的各物态起始体应变间均有良好的指数或直线关系;(3) 体应变可跟踪偏应力的往返变化,区分加荷、卸荷段的各不同物态,依序考虑各物态起始时的体应变,在对应确定相应参数的基础上进行计算,计算的结果与试验关系间有良好的一致性。

振动频率对饱和砂卵石土动模量和动阻尼比影响的试验研究

通过饱和砂卵石土室内动三轴试验,将不同振动频率对动模量和动阻尼比的影响进行了较为细致的研究,分析了饱和砂卵石土的动力特性随振动频率的变化规律。试验结果表明,振动频率的改变对动模量没有显著的影响,但是在总体上来说阻尼比随振动频率增大而减小。

饱和砂土中桶形基础承载力的实验研究

桶形基础是近年开发的一种新型的可广泛应用于海洋工程结构的基础形式。由于多种优越性而受到各国石油部门的重视,并引起许多研究人员的关注。通过在饱和砂中的单桶和四桶基础模型实验,研究了桶形基础的静承载特性。分别进行了垂直方向和水平方向的加载实验,其中,四桶基础水平方向加载又分为沿四桶中心构成的正方形的平行边方向和对角线方向施加,得到了载荷位移曲线,对单桶和四桶基础承载力特性,以及加载方向和速率的影响进行了分析和比较。

循环荷载下饱和砂孔压发展模型研究

以武汉地铁四号线二期工程中饱和砂为研究对象,通过室内动三轴试验,研究饱和砂在不同干密度、固结比及动剪应力比下的孔隙水压力发展规律。研究表明,武汉饱和砂的孔压增长可以用一个负指数模型进行描述,模型拟合结果与试验数据的一致性好,说明该模型具有一定的实用性。

单向压缩状态下饱和砂性土蠕变特性试验研究

为研究单向压缩状态下饱和砂性土的蠕变特性,本文进行了饱和砂性土在常规加载(即加载比为1)与加载比为3及等梯度加载等不同加载方式下的蠕变试验并对试验结果进行对比分析。结果表明:加载比不同时,3200kPa荷载下蠕变变形量基本相等;不同加载方式下,蠕变变形表现为与时间、荷载相关的非线性增长;将相邻荷载施加后同一时刻的蠕变增量定义为Δt,与常规加载试验中该参数随荷载量增加而不断增加相反,等梯度加载试验中Δt随荷载增大而减小并且逐渐趋于稳定,这是因为在等梯度加载试验中土体在每级荷载下都没有达到蠕变稳定,而且每级加载增量相对较小。Δt达到稳定时的荷载与加载梯度的对数呈线性关系。

饱和砂土应力应变控制试验动力特性的比较

利用振动扭剪试验 ,在应力控制和应变控制加载条件下 ,对饱和砂土材料的残余孔压累积特性及剪应力剪应变骨干曲线随孔压变化的瞬态特性进行了试验研究 ,并利用提出的弹塑性动应力应变本构模型 ,对应力控制和应变控制试验的瞬时滞回曲线及应变路径长度进行了分析比较 。

爆炸-强夯联合加密饱和砂基的工程实践

爆炸加密饱和砂是近年来码头建设中采用的一种新方法，加密深层饱和砂效果尤为明显；强夯法是传统的加密松散介质方法，但其有效影响深度一般不超过6m。通过试验，将两种方法结合起来用于加密陆域推填的饱和砂层取得了很好的效果。本文结合南方某电厂陆域推填饱和砂的加密工程，介绍了这一新工艺的施工方法及检测结果，说明该工艺用于饱和破的加密是完全可行的。