岩土工程勘察中地基土体液化判别方法设计

目前地基土体液化判别方法设计的过程中,没有进行液化数据的预处理,增加了很多干扰信息,降低了判别的正确率。基于此,对地基土体液化判别方法进行设计。通过分析土体液化的特性,并处理其特性数据,进而设计地基土体液化判别函数,利用判别函数构建判别模型,最后通过剪切波速法实现地基土体液化的判别。通过山西省瑞嘉大厦项目工程实例分析,所设计的地基土体液化判别方法的判别正确率较高,可以达到90%以上,减少了地基土体液化带来的勘察风险,使勘察工作可以顺利进行。

最近20年地震中场地液化现象的回顾与土体液化可能性的评价准则

回顾了1994年美国Northridge地震、1995年日本阪神地震、1999年土耳其Kocaeli地震、1999年台湾集集地震、2008年中国汶川地震、2010年智利Maule地震、2010～2011新西兰Darfield地震及余震、2011年东日本地震中大量的、不同类型的液化实例调查与研究，发现这些地震的液化具有以下特点：（1）罕见的特大地震（Mw9.0）使远离震中300～400 km的新近人工填土发生严重的大规模液化；（2）特大地震（Ms8.0、Mw8.8）使远离震中的低烈度Ⅴ～Ⅵ度地区发生严重液化；（3）海岸、河岸附近地区的新近沉积冲积、湖积土，填筑时间不到50年的含细粒、砂砾人工填土，容易发生严重液化；（4）天然的砂砾土层液化发生严重液化；（5）发生了深达20 m的土层液化现象；（6）松散土层液化后可以恢复到震前状态并再次发生液化；（7）高细粒（粒径≤75 ？m）含量≥50%或高黏粒（粒径≤5 ？m）含量≥25%的低-中塑性土严重液化，对介于类砂土与类黏土之间的过渡性态土，有时地表未见液化现象；（8）液化土层的深度较深或厚度较小时，容易出现地面裂缝而无喷砂现象；有较厚的上覆非液化土层时，场地液化不一定伴随地表破坏。液化实例证明，第四系晚更新世Q3地层可以发生严重液化；黏粒含量不是评价细粒土液化可能性的一个可靠指标；低液限、高含水率的细粒土易发生液化，采用塑性指数PI、含水率wc与液限LL之比作为细粒土液化可能性评价的指标是适宜的。综合Boulanger和Idriss、Bray和Sincio、Seed和Cetin等的液化实例调查与室内试验研究成果，建议细粒土液化可能性的评价准则如下：PI ＜12且wc/LL＞0.85的土为易液化土，12＜PI≤20和/wc/LL≥0.80的土为可液化土；PI ＞20或wc/LL＜0.80的土为不液化土。

土体液化动力分析数值模型

基于有效应力原理,采用满足Masing准则的修正双曲线模型描述土的本构关系,建立了一种土体液化动力分析的数值模型,该模型反映出地震引起孔压增长及伴随的土体软化效应且特别考虑了围压对场地液化的影响.孔压增长模型选用Ishibashi和Sherif等提出的等效循环孔压模式.为了验证模型在模拟地震触发场地液化分析的可靠性,直接针对自由液化场地振动台试验,建立了自由液化场地地震反应的二维分析模型和计算方法;土箱-地基边界采用并联弹簧-阻尼器模拟,体系的动力方程采用Wilson-θ逐步积分法求解.通过试验值与计算值的对比分析,评估了数值建模途径和计算方法的可靠性;总体来看,试验结果与计算结果吻合较好,一定程度上验证了模型良好的模拟能力和正确性,可有效地用于场地液化动力分析.

强浪作用下土体液化的土质海堤稳定性分析

在台风、风暴潮等海况中的强风浪作用下,土质海堤常发生破坏甚至决堤。考虑海堤土体在高水位波浪作用时发生液化的情况,用Geo-slope软件计算海堤整体滑动稳定性的安全系数,并与高水位静水状态、无波浪作用低水位时和波浪作用液化后低水位时3个工况计算的海堤安全系数进行比较分析。4个工况计算的安全系数分别为2.226、2.392、2.082和2.056。结果表明,波浪作用造成土体液化时,对海堤整体稳定性的影响并不明显,而临海侧低水位时对海堤整体稳定性的影响则很显著;强风浪情况下海堤的决口等破坏并不是由于波浪作用造成土体强度降低引起海堤整体滑动所导致的,具体机制仍需进一步研究。

基于剪切波速的土体液化概率判别法

采用极大似然法对确定性剪切波速液化判别模型进行了标定,在此基础上提出了基于剪切波速的土体液化概率判别模型。结果表明,由对数正态分布、正态分布、最小耿贝尔分布以及最大耿贝尔分布获得的液化判别曲线在液化概率为5%和15%时有一定差异,在液化概率为35%时区别不大。根据贝叶斯信息准则,由最小耿贝尔模型标定的模型修正系数与液化案例数据库符合程度最好。Andrus和Stokoe液化模型修正系数的均值为0.879,说明该模型获得的安全系数从平均意义上小于真实安全系数;变异系数为0.387,表明该模型具有一定程度的模型不确定性。本文所建立概率模型的液化判别曲线与文献中基于贝叶斯映射函数获得的液化判别曲线较为一致,与文献基于逻辑回归方法获得的液化判别曲线在高循环应力比区域有较大差异。

考虑土体液化侧移影响的轴横向受荷桩内力与位移分析

地震导致的土体液化侧移,使得轴横向受荷桩的受力与变形十分复杂。根据桩周土体的液化程度将基桩分为非液化段、液化段和嵌固段,建立考虑桩土相互作用的简化受力模型。结合土体液化侧移模式以及基桩受荷特点,推导各特征桩段的挠曲变形微分方程,并给出相应的幂级数解答。通过与试验测试结果进行对比,检验本文方法的合理性。在此基础上,探讨土体液化侧移量、荷载分布形式以及嵌固深度等对基桩的影响。分析发现:土体液化侧移量每增加30cm,基桩桩顶水平位移增加5.8mm,桩身最大弯矩增大95.6kN·m;与竖向荷载相比,横向荷载对基桩的影响更大,横向荷载每增大50%,桩顶水平位移及桩身最大弯矩分别增加65%和54%,但基桩的"P-Δ"效应也不容忽视;改善基桩的嵌固深度可以提高基桩的抗震性能,但到达一定深度后,其效果并不明显。

土体液化判别方法在振动注浆机具研制中的应用

直接针对振动注浆机具振源设计的需要,根据实际地震液化资料和室内土动力液化试验资料,基于土体液化影响因素多元拟合相关性分析结果,通过概率处理的办法求解土体动力液化的概率模型判别式。回判检验证实,所求的概率模型判别式具有较高的回判成功率(78.8%),能够满足岩土地震工程对精度的一般要求。进一步分析表明,通过该概率模型判别式,可以建立振动注浆机具的振源特性与土的特性和埋深、振动持时之间关系,从而为振动注浆机具的研制提供必要的振源设计参数。

桩基施工中土体液化引起涌砂现象浅析及防治

通过对钻孔桩施工中土体液化引起涌砂现象进行定性及定量分析,论述施工中震动力造成土体液化对工程的影响,并提出防治措施及建议,对类似工程的施工有着重要的参考价值和指导意义。

岩土工程勘察中的土体液化判别及处理措施

工程勘察过程中经常会遇到土体液化问题,且其直接影响着后续建筑工程的安全性。对此,施工企业应合理判别土体液化情况,并针对性给出处理措施,以保证施工质量。本文分析了实际工程案例,指出了土体液化的基本情况与判别方法,明确了处理措施,以期为此后岩土勘察工程提供更多借鉴依据。

论土体液化与地基极限荷载和工程破坏的关系

在土力学中计算土体极限荷载的公式有很多,最常用的公式有太沙基(K.Terzaghi)公式、斯凯普敦(Skempton)公式、汉森(Hansen J.B)公式,各公式适用于不同的前提条件,目前尚无适用于各类土体情况不同荷载作用的统一公式。因土体自身因素、水文环境、外界荷载及错综复杂的各种因素影响,精确计算土体受力极其困难。针对土体液化状态下使用前述三公式计算极限荷载值的情况进行分析,得出在土体液化时计算极限荷载的统一性的结论。

可液化高灵敏土地区桩基工程实例分析

以某地区可液化高灵敏土层的桩基选型为例,通过现场静载荷试验对支盘注浆桩与后注浆桩的承载力及经济性进行对比分析。发现该特殊地质中,支盘注浆桩施工比后注浆桩有明显的经济效益和社会效益,为在该区域桩基工程的桩基选型提供了参考。

土体液化大位移条件下群桩动力反应振动台模型试验

设计并开展了可液化场地群桩基础大型振动台模型试验,再现了倾斜场地土体液化、流滑以及桩基倾斜等宏观现象,分析了场地土体及桩基结构地震反应特征。结果表明:群桩存在时的液化倾斜场地流滑可区分为局部流滑和整体流滑两个阶段;倾斜场地土体中的振动孔隙水压力演变过程和空间分布受土体流滑影响,桩间土相对不易液化;斜坡倾角越大,土体侧向大位移可引起更大的桩侧动土压力反应和桩基承台偏移量。但是,该文试验结果表明,桩基结构的倾斜在一定程度上弱化了其内力反应;无论是倾斜场地还是水平场地,桩身弯矩最大值均出现在非液化土层与液化土层分界面附近。

海上风电三筒导管架基础地基土的抗液化性能研究

针对海上风电三筒导管架基础开展振动台试验,主要研究地基土的超孔隙水压力和加速度,并利用有限元软件ADINA对海上风电三筒导管架基础地基土在地震作用下的动力响应进行数值模拟,将试验结果与数模结果进行对比,发现二者吻合较好。进一步选取3种不同烈度的地震进行有限元模拟,主要分析其超孔隙水压力和加速度的分布规律,结果表明三筒导管架基础筒内土体的抗液化性能高于筒外土体,筒壁底端附近为液化高风险区,三筒导管架基础的上部荷载作用及环箍效应对地基土的抗液化性能有提高作用。

土体地震液化评价方法及其优缺点和适用条件

在水利水电工程设计、咨询和审查中,经常遇到对各类地震液化评价方法的应用条件以及评价结果合理性存在困惑的问题。鉴于此,在考察不同地震液化评价方法提出的依据基础上,对不同方法的优缺点和适用条件进行了分析。研究指出,土体地震液化判别的各类方法提出的依据不同,有其各自的优缺点和适用条件,在应用时应根据具体的工程问题,选择合适的方法。目前水利行业规范考虑工程运行时标贯试验点应力条件的变化,对试验标贯击数进行校正的方法存在偏差,采用该方法进行地震液化评价可能会导致误判,建议参考水电行业规范推荐的校正方法对水利行业规范土体地震液化评价方法进行修订。对于强震区包括复杂深厚覆盖层地基的水利水电工程,建议联合室内和现场试验准确确定计算模型参数,在数值模拟和振动模型试验的基础上采用多种方法综合进行地震液化评价。

液化土体流滑推桩效应的振动台模型试验

设计并开展了水平和倾斜可液化场地单桩振动台模型试验,考虑桩顶附加质量块、底部嵌固条件以及长径比3个因素,研究了液化土体流滑效应对单桩动力反应的影响。试验观察到场地局部喷水冒砂、土体流滑以及桩身倾斜等宏观现象。分析结果表明:单桩在土体流滑推力作用下发生了不对称运动,桩顶加速度反应和桩身拉、压应变的不对称性明显。土体流滑对底部非嵌固、桩顶附加质量块时的单桩动力反应的影响最为显著。基于试验结果我们认为倾斜场地土体流滑对摩擦型桩基的力学作用是负面的,其主要影响体现在加大桩顶附近应变反应以及造成桩身倾斜。

基于触变流体理论的可液化土体振动孔压模型

明确可液化土体的振动孔压增长过程是土体液化分析和液化效应评价的关键问题。基于Moore型触变性流体结构理论,利用不同类型土体的32个不排水循环三轴试验证实了液化过程中的土体内部结构的破坏过程与振动孔压增长过程存在等价关系,验证了循环荷载下可液化土体的孔压触变机制。在此基础上,基于孔压触变流体速率方程构建了可液化土体的振动孔压增长模型,发现模型蕴含的振动孔压产生和增长机制可从能量角度获得合理解释。试验结果表明,模型中的振动孔压增长速率参数与土体有效围压、初始相对密度及循环应力比密切相关。利用该模型对不排水循环三轴试验进行了仿真模拟,验证了模型的合理性和可靠性。最后,讨论了模型的主要特点及可能的应用前景,为土体液化分析提供一种新的技术手段。

土体液化的危害分析及对策探讨

在地基基础工程建设中,土体液化会对工程实施造成不利影响。因此,需要采取有效措施,预防并消除土体液化所带来的危害。为达此目标,本文对土体液化的机理进行了简要分析,探讨了土体液化形成的主要因素,并通过对土体有效应力变化的分析,指出土体液化的危害及防治的具体措施,为此领域的研究提供参考和借鉴。

同心打设钢套管高压液化土体管桩拔除技术

基于依托工程,优化并形成了同心打设钢套管高压液化土体管桩拔除技术,采用预埋式高压水管及气管液化法解决了钢套筒与土体摩擦阻力过大导致钢套筒打设困难的问题,通过钻机破碎法解决了打设到一定深度遇到障碍物而导致钢套管打设不下的问题,确保了管桩拔除的顺利施工,可为工程项目提供借鉴和参考。

以标贯试验为依据的砂土液化确定性及概率判别法

核电厂址非基岩场地的地基液化问题是核电厂选址的关键问题,亟需建立核电厂址地基液化判别方法。回顾了以标贯试验和地表峰值加速度为依据的砂土液化判别方法的演化历史,依据Idriss-Boulanger确定液化临界曲线的基本方法,提出了确定液化临界曲线的基本原则,分别依据美国液化数据库、中国抗震规范液化判别式所用的液化数据及综合两者的液化数据资料,给出了相应的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对不同的细粒含量、有效上覆压力、现场试验方法的液化数据的合理性,分析了测量或估计土层循环应力比和修正标贯击数各种因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性,结果表明:所提的液化临界曲线不易受各种因素的影响。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了液化临界曲线的名义抗液化安全系数与液化概率的经验关系式及概率等值线,并对核电厂Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类抗震物项地基,给出了相应的液化临界曲线。

松砂液化后液化区渐进扩散的计算方法初探

本文介绍了稳态强度有关特性，在此基础上，建议了因考虑稳态强度而导致地震液化后土体的液化区渐进扩散的计算方法．并利用某土坝作为算例，进行了计算，得到结果合理，为深入研究地震后的土体液化区扩散，从而进一步研究堤坝稳定性分析打下基础．