主应力轴持续旋转条件下饱和松砂的振动孔隙水压力特性

利用新研制的“土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪”,针对福建标准松砂,在三向非均等固结条件下,进行了能够模拟海洋波浪荷载作用下主应力轴连续旋转的循环耦合剪切试验。通过试验着重探讨了初始主应力方向、振动过程中主应力方向连续变化对不排水条件下砂土的振动孔隙水压力增长特性的影响。实验研究表明:在振动过程中主应力轴连续旋转的条件下,初始主应力方向对砂土的动孔压比与振次比之间关系具有显著的影响,随着初始大主应力与竖向之间夹角的增大,动孔压比的增长速度明显加快,具有较好的规律性;归一化孔压比与广义剪应变之间的关系基本上与初始主应力方向角和振动剪应力幅值无关。

振动孔隙水压力对桩竖向承载力的影响

本文分析了地震作用时振动孔隙水压力对桩竖向承载力的影响，提出了基于有效应力原理的桩－土相互作用计算方法，并分析了某单柱式桥墩桩竖向承载力与振动孔隙水压力的关系。

饱和粉土振动孔隙水压力的试验研究

本文通过饱和粉土的动三轴试验，总结和分析了饱和粉土的振动孔隙水压力发展规律，提出了振动孔压力比与振次比之间满足幂函数关系的孔压发展模式，说明了饱和少粘性土振动初期孔压急剧上升随之逐渐趋于稳定的特点，并分析了产生的原因及其粘粒的影响，验证了Lee提出的振动孔压比U/σ0'可以表示为大主应变ξ1的单一函数这一结论，推导出振动孔压发展极限值与团结比民间的关系，为实际工程和进一步的研究提供了参考依据．

高心墙堆石坝掺砾心墙料振动孔隙水压力计算模型研究

天然防渗土料一般无法满足200 m级以上超高心墙堆石坝强度和变形的要求,在超高心墙堆石坝建设时通常采用掺砾对天然防渗土料进行改性,以提高心墙料的强度和变形特性。在高地震烈度区,高心墙堆石坝的抗震安全性是重要问题,有效应力法是全面评价高坝抗震安全性的一种重要方法,而目前尚没有振动孔压模型可直接用于高坝掺砾心墙料的计算。根据研究揭示的掺砾土料振动孔压增长的增长规律和材料动力试验,提出一个超高心墙堆石坝掺砾心墙料振动孔压模型,模型能真实反应材料动力特性,而且参数确定方便,计算效率高。将模型应用于长河坝心墙堆石坝,得到了大坝地震过程中振动孔隙水压力和超孔压比的分布规律,为类似高土石坝工程建设提供了参考。

流激振动对弧形闸门启闭力的影响

为探究流激振动对弧形闸门启闭力的影响,基于玛尔挡泄洪放空洞数值模型,对弧形工作闸门进行流固耦合分析,结果表明引起闸门振动的激振力和由闸门振动位移造成的摩擦系数和摩擦力臂的变化是影响启闭力的主要因素。在此基础上对闸门振动体系进行简化,以振动理论为基础,推导出振动过程中的闸门面板压力以及振动位移变化关系式,在考虑对摩擦系数和摩擦力臂的影响后,将其应用于闸门启闭力的计算中。通过与玛尔挡弧形闸门数值模拟结果对比,相比于规范推荐的公式,改进后的启闭力计算公式提高了计算精度,可为实际工程的启闭机容量的选择提供技术指导。

地震作用下高心墙堆石坝超孔隙水压力演变分布规律研究

传统经典的振动孔压模型一般根据砂土试验得到,不能直接应用于高心墙堆石坝动力计算中。根据饱和不排水动三轴试验,提出了一个适用于掺砾黏土、砂砾石等土料的振动孔压模型,并编制了计算程序应用于某高心墙堆石坝动力计算分析中,计算得到了地震过程中及震后超孔隙水压力演变分布规律:地震过程中,超孔隙水压力和超孔压比不断增大,且增长的幅度与材料和地震强度密切相关。震后超孔隙水压值随时间减小,渗透系数越小,超孔隙水压力消散越慢。由于超孔隙水压力在消散中伴随着扩散现象,导致部分区域孔压先增长后降低,震后48h超孔隙水压力仍有250kPa。

上海深厚饱和覆盖土层的动力耦合地震反应分析

上海的第四纪沉积土层呈水平层状分布,市区的土层厚度约为270～290m,年平均地下水位0.5～0.7m。上海地区上覆深厚、饱和的沉积土层,对土层的地震反应特性具有重要的影响。基于动力耦合理论,将上海深厚饱和覆盖土层视为由固相和液相组成的两相饱和多孔介质,建立了能够反映上海土层深厚、饱和特点的地震反应计算模型。然后应用该模型,以ElCentro,Taft,苏南和唐山地震波作为基岩输入加速度,对深度280m的上海深厚覆盖土层进行了动力耦合地震反应计算,并对加速度、振动孔隙水压力和地基震陷结果进行了分析。

淮安市典型土动力特性的试验研究

通过对淮安市典型的全新世沉积粉土和粘性土进行室内自振柱试验及粉土的动三轴液化试验,把粉土和粘性土的自振柱试验结果与Seed和Idriss建议的砂土及饱和粘土的剪切模量比G/Gmax～γ曲线和阻尼比λ～γ曲线的变化范围进行对比,结果表明:粉土的剪模量比要比饱和粘土的大,而比砂土的剪模量比要小,其阻尼比接近于砂土的阻尼比;粘性土的剪模量比要比一般饱和粘土的大,而与砂土的剪模量比相近,其阻尼比要比砂土的略低;粉土的抗液化强度与液化振次之间的关系可以用指数函数来表示,其振动孔隙水压力的发展规律可以用反正弦三角函数拟合;粘粒含量是影响淮安市全新世沉积粉土抗液化强度的主要影响因素。

饱和黏性土和砂砾石料振动孔压的试验研究

在国内外主要孔压发展模型的基础上，对某土石坝心墙防渗黏性土和坝基砂砾石料饱和试样进行动三轴试验，提出了两种材料的顾淦臣孔压模型，并对砂砾石料的孔压发展规律作了深入地分析，提出了不同固结比坼时振动孔压比和振次比的函数关系。试验结果表明，动孔压随振动周数和振动强度的增加而增加，随固结应力比或初始剪应力比的增加而减小；无论等压或偏压固结，黏性土均不会出现动孔压ud等于围压力σ3c的液化现象，其孔压比Ru均小于0．5，多数试样Ru=0．1-0．4；当等压固结Kc=1．0时，砂砾石料最终孔压值均可达到围压；偏压固结K≥1．5后，试样是否达到Ru=Ud／σ3c=1．0取决于动应力σd是否大于主应力差（σ1c-σ3c），即σd是否形成拉应力，使试件伸长，但当Kc很大后，σ1c和σ3c相差太大，需施加非常大的瓯才能使其应力应变反向，试样的大变形先于Ru=1．0的应力状态出现，即不可能达到初始液化；固结比疋对不同土料动孔压的影响是不同的。

超深桩基础的有效应力地震反应有限元分析

采用有效应力动力分析方法,通过三维有限元数值分析手段,对某长江大桥索塔超深钢围堰加钻孔灌注桩基础进行了地震反应性状分析,对超深桩基础的震陷、地震反应加速度及振动孔隙水压力等动力特性进行了研究。计算结果表明:在地震作用下,桩基发生了较大永久变形,水平位移表现为桩侧土体向桩挤压,桩下部土体向外运动;桩侧附近的地震振动孔隙水压力较小,液化度也较小,相对于天然地基,桩基有较好的抗震性能;桩基础在桩顶部位动力反应相对较大,且边桩的动力反应比中桩的动力反应要大。

基于模量逐步软化的真拟静力永久变形计算方法

基于地震整体变形分析原理,针对传统的等效节点力法和软化模量法无法全面考虑土体在地震荷载作用下的软化效应和体积收缩特性等问题,提出了一种较适合高心墙堆石坝的永久变形计算方法.该方法在动力时程分析中重点考虑了逐渐累积的残余剪应变和残余体应变对应力应变关系的软化效应,同时考虑了各时段残余振动孔压引起的最大动剪切模量的衰减效应.算例分析表明,考虑模量逐步软化的拟静力永久变形计算方法既可以较为真实地模拟地震实际情形,又能够得到坝体各部分永久变形的发展和累积过程.

山西粉土的动力特性试验研究

通过对山西地区代表性的粉土进行室内的共振柱试验及动三轴试验,研究了本地区粉土的动力特性和粉土在振动过程中孔隙水的变化规律,重点把粉土的共振柱试验结果与Seed和Idriss建议的砂土及饱和粘土的剪切模量比与剪应变(G/G0-γ)曲线和阻尼比与剪应变(D-γ)曲线的变化范围进行了对比分析。研究结果表明:粉土的剪模量比要比饱和砂土的大,其阻尼比小于砂土的阻尼比;粉土的抗液化强度与液化振次之间的关系可用乘幂函数来表示,其振动孔隙水压力的变化规律可以用二次抛物线拟合;结合了本地区的工程实践经验,可为工程设计与施工提供参考。

循环荷载下饱和砂土的孔压触变性

将液化土体视为流体进行液化效应分析是一个前沿的技术思路。其中,合理描述液化土体的流体性质是一个关键问题。提出循环荷载下饱和砂土孔压触变性的概念和基本设想。采用点差法计算相变后饱和砂土流动性曲线各点曲率,给出了依据流动性曲线加速增长段的最大曲率确定初始流体状态的经验方法。基于饱和砂土不排水循环三轴试验,发现进入流体状态后的饱和砂土应力–应变率关系满足Cross型触变性流体状态方程,其内部结构参数与土中残余有效应力比具有正比例关系;此时Cross型触变性流体速率方程描述的物理实质即为土体内的孔压增长过程。试验结果印证了论文提出的基本设想,证明了循环荷载下进入流体状态后的饱和砂土具有孔压触变性流体特征。

不同粘粒含量粉质土动孔压发展模式试验研究

以黄河三角洲粉质土为研究对象,采用动三轴试验方法,探讨不同粘粒含量对粉质土孔压发展变化的影响,给出不同粘粒质量分数的粉质土动孔压的发展模式,并对动孔压发展模式表达式中的系数进行讨论。结果表明,动孔压发展模式公式中b值代表了粘粒质量分数对土体孔隙水压力发展的影响,9%为不同粘粒质量分数土体孔隙水压力发展的拐点,拐点前后孔隙水压力的发展模式不同。