初始剪应力作用下饱和粉土液化流动特性试验研究

饱和粉土在地震作用下会发生液化变形,从而导致建立在其上的建(构)筑物发生破坏。工程场地区域内粉土单元通常存在初始剪应力作用,为探究初始剪应力对饱和粉土液化特性的影响,将液化后粉土视为流体进行了一系列循环扭剪试验研究。试验结果表明,初始剪应力对饱和粉土剪应力-剪应变率曲线影响显著,随着初始剪应力τ_(s)的增大,剪应力-剪应变率曲线由“椭圆形”向“哑铃形”过渡逐渐转变为由“镰刀形”向“椭圆形”至“锤形”过渡;表观黏度η与振次N的衰减曲线随着τ_(s)的增大先降低再抬升,平均流动系数κ与振次N的增长曲线发展速度随着τ_(s)的增大先加快后减慢,固液相变孔压比r_(uth)随着τ_(s)的增大先减小后增大,当τ_(s)=5 k Pa时饱和粉土的r_(uth)最小。

黄泛区非饱和粉土动模量和阻尼比特性研究

黄泛区粉土水敏感性强,力学性质独特,易受振动荷载的影响。本文通过循环三轴试验,研究固结围压和饱和度对黄泛区粉土动模量、阻尼比特性的影响。研究结果表明,黄泛区粉土骨干曲线符合双曲线关系;随动应变的增大,黄泛区粉土动弹性模量先急剧减小而后逐渐趋于稳定;随固结围压的增大和饱和度的减小,粉土动弹性模量逐渐增大,阻尼比则逐渐减小;二元线性方程可用于估算最大动弹性模量随固结围压和饱和度的变化规律,修正Hardin-Drnevich模型可较为准确预测黄泛区非饱和粉土的动弹性模量和阻尼比。本研究可为黄河流域工程建设提供理论支撑。

排水方法对强夯加固饱和粉土效果的影响

饱和粉土为介于砂土与黏性土之间的半渗透性土,强夯加固时通常需要辅助排水措施以提升处理效果,排水方法主要有塑料排水板法和真空排水法,因此需关注不同排水措施对强夯加固效果的影响。某项目位于海边养殖场,原地基上部为3~5m厚的饱和粉土,承载力低、可液化,同时原地面标高低,采用风化开山土回填,因此地基处理时包括上述2层土,回填土含水率低、性质相对较好,地基处理重点是饱和粉土层。不同功能区由不同单位分别采用强夯法联合真空排水和塑料排水板、水平排水垫层进行试验,对比排水和强夯施工参数、施工沉降、加固前后粉土层物理力学指标和原位试验指标变化情况。结果表明:强夯联合真空排水法未在回填土上设置水平排水垫层,施工沉降更大,粉土物理力学指标和原位试验指标改善更明显;强夯联合塑料排水板法在回填土上设置了水平排水垫层,回填土中的细颗粒土被塑料排水板排出的水浸湿、软化,同时增加了塑料排水板内的水头高度,影响了排水固结效果。

饱和粉土对厂区建设的影响及处理方法

对饱和粉土的物理力学性质及地震(振动)液化的机理、液化的条件和危害等进行了有益的探讨,结合兰州某工业厂区饱和粉土对厂区建设的影响,及经过几十年工程实践的探索,对所获得的行之有效的处理方法进行了概括总结,保障了(建)构筑物的安全正常使用,对其它地区饱和粉土地震(振动)液化的防治具有借鉴意义。

某地区非饱和粉土抗液化强度的试验研究

以往研究表明液化主要发生在饱和土中,但对于非饱和粉土也有液化现象发生。本文利用《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中的“标贯法”对山东省乐陵市的非饱和粉土液化程度进行判别,并引用Andrus提出的抗液化应力比CRR (cyclic resistance ratio),对乐陵市非饱和粉土进行分析研究。研究结果表明:16个试验点中接近70%的试验点被判断为液化点;对于埋深小于7 m的非饱和粉土,其孔隙比是影响液化的一个重要因素,孔隙比与抗液化能力呈现出较好的相关性;在7 m内的埋深范围内,浅层的非饱和粉土抗液化能力更强;当埋深超过某一深度界限(7~9 m)时,孔隙比对抗液化能力的影响较小,埋藏深度的影响较为显著,深度大的非饱和粉土的抗液化能力更强。研究结果为工程中判断非饱和粉土液化及其影响因素提供参考。

饱和粉土地区土钉墙支护问题处理

在饱和粉土地层进行基坑开挖支护工程,由于基坑降水短期内难以排出粉土层内积水,在开挖支护过程中,粉土地层经常出现流水、流砂、坍塌等问题,对基坑安全造成一定影响,因此在遇到此类地层时,应从设计、施工角度重点考虑,提前采取应对措施,以保证基坑安全。论文以某工程为例,采用土钉墙支护,在饱和粉土层位置出现典型的流水、流砂、局部坍塌以及帷幕漏水问题,采取微型桩超前支护、轻型井点降水、砂袋、松木桩、注浆等措施,有效解决了以上问题,保证了基坑及周边环境安全。

复杂卸荷路径下饱和粉土剪切特性研究

为研究基坑开挖卸荷路径下土体的力学特征,开展了饱和粉土卸荷路径三轴排水剪切试验,获取了不同应力路径的应力应变曲线,分析了卸荷比、围压和应变水平对割线模量的影响,提出了饱和粉土卸荷模量简化公式。结果表明:不同卸荷应力路径的应力应变曲线均呈应变软化型,卸荷模量随卸荷比的减小、围压的增大而增大。K_(0)固结侧向卸荷路径(EB)的峰值剪应力高于K_(0)固结双向卸荷路径(EC、FD);应力路径对割线模量衰减的影响程度差异显著,K_(0)固结双向卸荷路径(EC、FD)对割线模量衰减的影响最大。说明基坑坑底土体强度较高,受开挖的影响较小,抗变形能力较大,在基坑工程设计中,应考虑基坑不同区域对应的割线模量。

饱和粉土液化及再固结后力学特性试验研究

为了研究围压和粉粒含量对饱和粉土的抗液化强度以及液化再固结后力学特性的影响规律,以郑州东区某一施工现场粉土为原料土,利用GCTS动三轴试验系统,开展以围压和粉粒含量为变量的液化试验。结果表明:随着围压和粉粒含量的增加,饱和粉土的动强度逐渐增大,且液化势随着粉粒含量的增加而降低,其中围压值的增大可在相同振次下明显提高动剪切强度,而粉粒含量的增加可在相同荷载下提高破坏振次数;饱和粉土液化再固结后再单调加载时,其孔隙水压力消散速度加快,偏应力值增加速度提高,土样剪胀特性明显;随着围压和粉粒含量的增加,粉土液化再固结后的不排水剪切强度增大,可用对数曲线模型较好地反映粉土液化再固结后的变形特性。

饱和粉土冻结过程中的水分迁移试验研究

改变边界温度和土样高度,对饱和粉土进行了冻结试验,研究其水分迁移、水分重分布、冻胀和冰透镜体的发展规律。试验结果表明:当温度稳定时,水分持续迁移到冻结锋面附近,含水率急剧增大,易形成冰透镜体。饱和粉土冰透镜体几何形态较为规则,无枝状交叉结构,已冻土为整体状且无网状裂隙。冻结过程中存在起始冻胀时间,在起始冻胀时间之前,土中水分被排出,冻胀发生之后水分补给到冻土中,且补给水分产生的冻胀量和总冻胀量数值接近。土样高度影响水分迁移量和冻胀量,土样越高,冻胀量越小,冻土含水率增量越小,但水分增量分布区域越分散,且起始冻胀时间越长。

湿喷桩施工中饱和粉土的触变性研究

针对某高速公路软基处理中出现的湿喷桩下沉现象,通过埋设孔隙水压力传感器和土压力传感器,比较湿喷桩施工桩周土的水平向土压力和超孔隙水压力的大小关系,提出湿喷桩下沉的判别方法。根据现场静力触探试验、取土样和室内土力学试验结果,分析湿喷桩施工扰动下饱和粉土的触变性,粉土强度随时间延长而增加。

非饱和粉土力学特性的大型直剪试验

以LG-8200M型室内大型直接剪切仪为基础,针对非饱和粉土的抗剪强度及变形特性问题展开实验研究.研究结果表明：（1）低含水质量分数的重塑非饱和粉土试样在高垂直压力下剪切峰值不明显,呈现明显的应变硬化特性,在低垂直压力（0.1 MPa）下剪应力-剪切位移关系存在剪切峰值,达到峰值后曲线趋于平缓.（2）相同含水质量分数的重塑非饱和粉土试样,其剪切面抗剪强度随法向应力的增大而提高,随剪切速率的增大而降低,剪切速率每增加0.4 mm/min,其抗剪强度减少约20%~30%.（3）不同含水质量分数的重塑非饱和粉土试样,其抗剪强度指标（c,φ）随含水质量分数的增大呈现先升高后减小的变化趋势,且含水量超过临界值后,粉土的抗剪强度会急剧衰减,内摩擦角比粘聚力衰减速度更为明显.

黄河三角洲饱和粉土层地震液化判别方法及液化特征研究

黄河三角洲地区存在大量的粉土层,在地震作用下可能出现液化破坏。根据不同的沉积历史选取4个典型研究区,通过现场标准贯入试验、静力触探试验和剪切波速测试等原位技术对黄河三角洲地区饱和粉土层的地震液化判别方法及其液化特征进行分析。结果表明,综合采用静力触探和标准贯入试验进行液化判别的方法结果较好;在黄河三角洲地区,地震液化破坏主要发生在埋深1～5 m的黏粒含量为10%～15%的饱和粉土层中,建议该地区粉土层的地震液化初判条件中考虑土层埋深的影响,同时对是否发生液化的临界黏粒含量百分率做适当调整。

振冲法处理饱和粉土地基的工后孔隙比研究

孔隙比是评价粉土密实程度的重要指标,研究表明饱和粉土地基的液化指数与孔隙比有关。对于振冲法处理严重液化的饱和粉土地基,只要工后孔隙比降到0.75以下,就能达到消除液化的目的。利用试验成果,通过振冲桩施工前后土体的三相组成分析,量化振冲碎石桩的挤密、振实功效,推导出饱和粉土经振冲法处理后的工后孔隙比估算方法,估算结果与实测值的误差在±1.5%以内。利用该方法可以迅速接近最佳的桩距、桩径组合,为节省试验费用和加快试验进度提供可靠的依据。

非饱和粉土的液化特性研究

使用非饱和土动三轴试验仪,对非饱和粉土进行动力强度试验,探讨了饱和度、动应力比及固结围压对非饱和粉土动力强度特性、液化特性及孔压特性的影响。试验结果表明:(1)非饱和粉土的动强度随饱和度的增加而下降,在相同动剪应力比下饱和度与液化振次在半对数坐标上成线性关系;(2)非饱和粉土的液化与不液化的临界曲线近似成S型,非饱和粉土的抗液化能力随饱和度增大而降低,当饱和度小于60%时,土样不会液化;(3)非饱和粉土的动孔压随振次增大而增长,孔压的增长呈现出三段式的模式。

基于电性变化进行黄河水下三角洲饱和粉土触变过程研究

为了研究黄河水下三角洲饱和粉土触变过程特性及探索进行粉土特性研究的新型原位试验手段,在黄河口潮坪区不同位置沿深度方向取50cm长土样;现场测试了垂向振动作用和外力停止后恢复过程不同深度区间,土样电阻率随时间的变化。基于对该地区饱和粉土电性影响因素分析,研究了垂向作用力下粉土体触变过程中土体变化的时空规律。垂向振动作用过程中,粉土体沿深度方向发生分层变化,上部土体变软直至流体状态从而导致电阻率降低,下部土体密实度增加从而导致电阻率增大,达到一定的振动次数后电阻率保持稳定。这些现象表明:土体状态并不随振动的持续进行而发生连续变化。外力停止后,测试电阻率随时间的变化特征显示土体在保持新状态一段时间(2h)后才逐步向初始状态恢复,恢复过程也不尽相同,大约6h后可恢复到初始状态。对试验样品的横切观测表明了所研究结果的正确性。

CFG桩加固饱和粉土地基的动力特性试验研究

以京沪高速铁路液化土地基加固为背景,利用大型堆叠式剪切变形模型箱,进行了模型比例1:10的CFG桩桩网结构地基加固饱和粉土地基的振动台模型试验,得出各级加载情况下地基路基响应加速度幅值放大系数的分布以及响应加速度幅值放大系数与各级加载加速度幅值的关系,分析了CFG桩桩网结构地基加固饱和粉土地基在地震作用下的加速度传递规律,得到了以下结论:(1)在加载加速度小于0.101g时,地基路基响应加速度幅值基本不放大,且加速度放大系数云图呈现水平状分布;(2)当加载加速度为0.161g时,桩间土的液化引起地基路基的响应加速度幅值放大系数的较大增加;(3)当加载加速度为0.210g时,桩间土液化的同时部分CFG桩发生剪断破坏,从而引起了地基路基的各响应加速度幅值放大系数的增大;(4)当加载加速度为0.324g和0.363g时,地基整体刚度的大幅度减小,在一定程度上降低了桩网结构地基传递振动的能力,从而导致加速度幅值放大系数相对前一级加载时减小;(5)整个加载过程中,粉土层的放大效应显著,而黏土层对加载加速度几乎没有放大作用。

初始剪应力对饱和粉土液化大变形特性的影响

由于斜坡场地存在初始剪应力的作用,在强地震动作用下比水平场地更易发生液化大变形破坏,研究初始剪应力对土体液化大变形特性的影响是必要的。以饱和粉土为研究材料,开展了一系列单幅剪应变达到50%的循环扭剪试验。试验结果表明:在初始剪应力和循环剪应力的共同作用下,饱和粉土试样均发生孔压达到有效围压的零有效应力状态现象,累计变形呈平缓—急剧的发展模式,土体大变形的产生机制可区分为2种:循环液化和应变累计。随着初始剪应力比的增加,饱和粉土的循环强度呈现先减小后增大的特征,且在初始剪应力比接近循环应力比CSR时其循环强度最低。

初始主应力方向对饱和粉土不排水剪切特性的影响

利用"土工静力–动力液压–三轴扭转多功能剪切仪",针对山东东营原状饱和粉土和采用3种初始成样含水率夯击法制备的重塑饱和粉土,在初始平均主应力为100 kPa,初始中主应力系数为0.5,初始偏应力比为0.433,初始主应力方向角分别为0°,30°,45°,60°,90°的非均等固结条件下,保持平均主应力和中主应力系数恒定进行了应力控制式不排水静力扭剪实验。着重探讨了初始主应力方向和初始成样含水率对粉土应力–应变关系、孔隙水压力变化与有效应力路径等的影响。实验结果表明:初始主应力方向对原状粉土和重塑粉土的变形与强度特性的影响程度有所不同;初始成样含水率对饱和重塑粉土的变形及强度特性具有显著影响。

天津地区饱和粉土地震液化的试验研究

地震液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一。通过对天津地区粉土进行原位取土以及现场原位测试分析,研究了粉土土质特点对液化判别的影响,并在动三轴试验基础上阐述了该区域粉土的动力特性和液化机制。结合原位测试方法比较了现有的地震液化判别方法,指出该区域粉土液化判别应考虑粉土成分特征的影响,并提出孔压达到围压的60%～90%,双幅应变达到4%可作为液化的判别标准。

非饱和粉土中模型支盘桩在重复荷载作用下的试验研究

设计了一个室内模型试验装置来研究支盘桩的承载和变形性能,对一个双盘模型支盘桩进行了5次循环加载–卸载的试验。通过对所采集的有关数据的研究,分析了该桩荷载传递的特点、桩身不同位置压力变化的特点和原因,特别是上、下两盘之间的土体对桩侧表面产生的摩擦力在不同条件下会出现正负的变化;分析了离盘不同距离的土体在每次加载过程中的压力变化情况,证明每次加卸载后桩周土体会建立起新的工作状态,直到多次重复后达到稳定。最后对如何合理设计支盘桩的桩距、盘间距来保证其工作性能提出了建议。