地震多发区尾矿抗液化强度与动力变形特性试验

为了研究地震多发区尾矿的抗液化强度和动力变形特性,以某上游法尾矿库中尾矿为研究对象,首先探究沉积固结方式与尾矿细粒含量(FC)的关系;此外,通过开展动三轴试验研究FC对尾矿抗液化性能和动力变形特性的影响,并从尾矿的微观结构特征出发,分析FC对尾矿动力变形特性的作用机制.结果表明:上层尾矿主要经历淋滤固结和化学固结,下层尾矿主要经历自重固结,而FC随取样深度非线性增加.对数坐标下的动剪应力随动循环次数增加近似线性减小,而有效固结围压(σ′_(3c))增大使尾矿颗粒接触更加紧密,导致尾矿结构破坏需要更强的动载荷.尾矿的抗液化强度随FC增加先降低后升高,FC越小,尾矿的抗液化强度越高、循环应力比衰减越快,而FC变化对动孔隙水压比的影响较小.尾矿的动孔隙水压比–振次比曲线呈现“减速增长—稳定增长—加速增长”的3阶段发展趋势,而较大的固结压力能够在一定程度上抑制动孔隙水压增长,此外,基于三参数动孔隙水压模型,得到了适用于本文尾矿的两参数动孔隙水压简化模型.随着FC增大,尾矿的动剪切模量先减小后增大、阻尼比先增大后减小,尾矿的动力变形特性逐渐由粗颗粒控制向细颗粒控制转变,该过程细粒含量存在临界值.研究结果可为地震多发区尾矿库稳定性评价及尾矿动力分析提供理论依据.

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。

砂砾土抗液化强度的小型土箱振动台试验研究

近来数次大地震中出现大量的砂砾土液化震害,饱和砂砾土的地震液化问题越来越引起重视。针对砂砾土的抗液化强度问题,开展了4种砾含量、3种相对密度情况下,饱和砂砾土的小型土箱振动台试验研究。为获得较为合理的抗液化强度结果修正了由加速度计倾斜产生的加速度时程漂移,并描述了土体中加速度和动孔压发展特性。饱和砂砾土的抗液化强度结果显示:含砾量和相对密度对饱和砂砾土的抗液化强度均有明显影响。饱和砂砾土的抗液化强度随着含砾量和相对密度的增加明显增大,增大的趋势越来越明显,且明显高于相近相对密度的饱和砂土的抗液化强度。

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。

基于颗粒接触状态理论的粗细粒混合料液化强度试验研究

为探讨粗细粒混合料的液化强度CRR,对具有不同细粒含量FC和相对密度Dr的粗细粒混合料开展了一系列不排水循环三轴试验。基于颗粒接触状态理论,将粗细粒混合料分为类粗粒土、中间性态土和类细粒土;用骨架孔隙比esk表征混合料骨架颗粒的接触状态,引入参数b与m描述粗细粒混合料从类细粒土到类粗粒土过度中粗粒与细粒对颗粒接触状态的影响。试验结果表明：随着FC的增加,具有相同Dr粗细粒混合料的CRR先降低后基本保持不变。此外,具有不同FC和Dr的粗细粒混合料CRR都随esk的增大而降低。分析表明：基于颗粒接触状态理论的esk是合理地表征粗细粒混合料CRR的一个物理状态指标,且两者呈现较好的负幂函数关系。

细粒含量对饱和砂类土液化强度的影响

为研究细粒含量FC对不同密实状态饱和砂类土液化强度CRR的影响,将不同FC的砂类土试样分为3组:(1)相同的相对密实度Dr=50%;(2)相同的孔隙比e=0.90;(3)相同的骨架孔隙比e_(sk)=1.20,对不同FC和密实状态(Dr、e和e_(sk))的砂类土进行了一系列不排水循环三轴试验。试验结果显示:e或Dr相同的砂类土CRR随着FC的增加逐渐降低;具有相同e_(sk)砂类土的CRR随FC的增加迅速增大,砂类土的CRR与D_r、e或e_(sk)都没有较好的相关性。分析表明:不同FC和密实状态砂类土的CRR随等效骨架孔隙比e_(sk)~*的增大而降低,两者呈现较好的负幂函数关系,这表明考虑细粒影响程度的e_(sk)~*是合理表征不同种类砂类土CRR的一个物理状态指标。通过对比已有的砂类土的试验结果发现:砂类土中的砂粒是影响CRR的重要因素,且随着砂粒的形状从圆状向角状变化,砂类土的总体CRR逐渐增大。

饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度关系研究

根据饱和砂土剪切波速与其抗液化强度的相关性原理,利用剪切波速与振动三轴联合实验装置,进行了控制饱和砂土初始剪切波速的振动液化实验,依据实验结果建立了剪切波速与抗液化强度的定量关系。最后用现场勘查数据对此定量关系进行验证,结果表明:该关系式对实际66个未液化地点的判别准确率达到81.2%;对108个实际液化地点的判别准确率达到62.8%;平均判别准确率达到69.5%。

饱和砂土的剪切波速与抗液化强度相关性研究

依据扭剪振动原理,开发出剪切波速与振动三轴联合试验装置。进而针对取自20 多个工程场地、埋深在20 m 以内的12种大量原状砂土,分析了同一类土、在同一固结压力作用下,原状与重塑土样抗液化强度与其初始剪切波速之间的相关性。结果表明,当判别液化的应变标准不超过6%时,土的抗液化强度与其初始剪切波速之间存在良好的对应关系。当应变破坏标准超过6%,土的初始剪切波速与抗液化强度之间不具备唯一对应关系。

振动频率对饱和砂土液化强度的影响

采用"土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪"对饱和砂土进行了一系列动三轴实验,探讨了振动频率对液化强度数值的影响程度。在1.0、1.5固结比和0.05、0.10、1.00 Hz振动频率条件下,针对相对密实度分别为70%、28%的密砂和松砂进行了100、200、300 kPa围压和100 kPa围压条件下的液化强度实验。实验结果表明,饱和密砂和松砂在各种固结条件下,液化强度随着振动频率的增大而增大,相同破坏振次时,各种实验条件下的液化强度与振动频率的关系在双对数坐标上均符合线性关系;振动频率由0.05 Hz变化到1.00 Hz时,液化强度相差达25%以上;动强度指标φd值随振动频率的增大而增大,最大相差12.2%;随着振动频率的增大,砂土达到液化破坏所需的时间明显缩短;振动频率对松砂液化强度的影响比对密砂的影响更为显著。

砂性土剪切波速与液化强度的关系

一、前言八十年代初以来,国内外对用剪切波速V_s预测砂土液化势的研究正逐渐引起重视,这种方法的优点在于:有一定的理论基础;有大量的室内试验研究;V_s测定简单,且已纳入勘察规范,应用范围日广;相对标贯击数而言。

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．

相同剪切波速的原状与重塑饱和松散粉土的抗液化强度

采用剪切波速与振动三轴联合试验装置,研究了具有松散结构的原状和重塑饱和粉土抗液化强度之间的相关性。结果表明,具有松散结构的原状与重塑饱和土样的振动应变随振动次数的变化趋势是一致的。如果把重塑饱和土样的初始剪切波速恢复到原状饱和土样的初始剪切波速,重塑土样的抗液化强度也被恢复到原状土样的抗液化强度。此时,原状与重塑土样的抗液化强度与抗液化强度曲线之间的相关系数大于0.89,而且这种良好的相关性与确定破坏振次的液化判别标准无关。这里的研究结果支持饱和松散试验土样的初始剪切波速可以作为控制其抗液化强度的一个关键参数。

黄泛区粉砂土动强度与抗液化强度试验研究

因黄泛区粉砂土与其他地区有较大区别,对其动强度和抗液化强度的研究相对较少。对开封地区粉砂土的动强度和抗液化强度进行研究,选定围压、干密度、细粒含量作为影响因素,通过动三轴试验得到其动强度曲线和抗液化强度曲线,分别分析三个影响因素对黄泛区粉砂土动强度和抗液化强度的影响。结果表明:黄泛区粉砂土的动强度和抗液化强度随围压和干密度的增加而增大,随动荷载振动次数的增加而减小,随细粒含量的增加出现先降低后提高的现象,且其抗液化强度比动强度大。

粉煤灰的液化特性和抗液化强度

在分析粉煤灰液化特性的基础上，对肖山电厂的粉煤灰进行了室内抗液化强度实验后认为：中密、密实粉煤灰的强度与相对密度、固结比成正比例关系；强度与排水条件密切相关，排水条件好，强度大大提高。在排水措施得当的基础上，将粉煤灰充分压实，可望在铁路路堤上得到应用。

东北输油管道锦县、盖县、海城段地基土抗液化强度研究

对东北输油管道锦县、盖县、海城段的粉土、细砂、中砂、粉砂进行了振动液化试验，取得了各类土的τｄ－ｌｏｇＮｆ曲线、τｄ／σ－ｌｏｇＮｆ曲线，为在以上地区进行液化判别提供了重要的基础资料，同时也为研究其它地区相同土质的振动性能提供借鉴。

根据细粒含量和标贯击数确定砂土液化强度曲线的方法

液化强度曲线是确定和验证本构模型材料参数的重要依据,也是决定有效应力动态有限元分析的可靠性的关键。但确定砂土的液化强度曲线需进行动三轴试验,耗费较大。因此利用一些常规数据来推算出液化强度曲线就很有必要了。已有方法通过整理地层信息数据库中的192个动三轴数据得到了细粒含量和液化强度的分布关系,但其分布范围太广。针对这一不足,文中提出了结合标贯击数N值进一步明确液化强度曲线的位置。经工程应用说明新方法可较好地确定液化强度曲线的位置;同时通过比较动态有限元计算结果和常规液化判定结果,说明基于该方法得到的材料参数是比较可靠的。

考虑沉积时间效应的原位砂土抗液化强度剪切波速评价

剪切波速是评价饱和砂土抗液化强度的常用指标之一。在基于初始液化标准的砂土抗液化强度剪切波速表征模型(即“周-陈模型”)的基础上,进一步引入考虑沉积时间效应的修正系数,分别对原位测得的剪切波速和重塑砂土抗液化强度进行修正,使得“周-陈模型”能适用于原位砂土抗液化强度评价。针对云南巧家县某工程场地,进行原位剪切波速测试、现场取样并开展室内单元体试验,得到了“周-陈模型”的关键表征参数,据此建立了相应的地震液化剪切波速判别方法。利用该判别方法对该工程场地砂土层不同钻孔土层进行了地震液化判别,并与国内外其它液化判别方法进行比较,发现判别结果基本一致。本文发展的考虑沉积时间效应的剪切波速表征模型为评价实际工程场地原位砂土抗液化强度提供了有效手段。

复杂加载条件下珊瑚砂抗液化强度试验研究

循环加载方式与应力路径对砂土的抗液化强度有很大的影响。利用GDS空心圆柱扭剪仪对南海珊瑚砂进行了一系列复杂加载条件下均等固结不排水循环试验,探讨了90°突变应力路径下主应力方向角对珊瑚砂抗液化强度的影响。试验结果发现:以循环应力比(CSR)作为应力水平指标,当不控制中主应力系数b的变化时,主应力方向角ad对珊瑚砂的抗液化强度并无显著影响;当控制b始终保持0.5时,珊瑚砂的抗液化强度随着ad的增加呈现出先减小后增大的趋势,且在ad=45°时的抗液化强度最低。基于分析循环荷载引起的土单元大、小循环主应力σ1d、σ3d变化,定义了单元体循环应力比(USR)作为一个新的物理指标,发现不同循环加载方式与应力路径条件下施加于珊瑚砂试样的USR与引起液化所需的循环次数NL存在事实上的唯一性关系。通过引自文献的4种无黏性土原始试验数据的再处理,独立地验证了以USR表征砂类土液化强度的适用性。

饱和黄土液化后强度与变形特性的试验研究

采用MTS810动三轴试验仪,用二氧化碳+脱气水循环渗流法对重塑黄土进行饱和,进行了一系列对石碑塬滑坡区饱和黄土液化后变形特性试验。考虑干密度和初始有效围压对黄土液化后变形特性的影响,将液化与未液化黄土在单调静荷载作用下的应力-应变曲线进行对比。实验结果表明:利用二氧化碳+脱气水循环渗流法可以使重塑黄土饱和取得较好的效果;饱和石碑塬黄土具有明显的液化特征,在强震作用下发生液化,液化后强度大大衰减,应力-应变曲线呈弱硬化型,分为两个阶段;干密度和初始有效围压对液化后黄土的强度有一定影响,初始有效围压与不排水强度呈拟合度较高的线性关系,初始有效围压越高,液化后不排水强度越大。

如何正确评价原位饱和砂土的抗液化强度

依据剪切波速与抗液化强度相关性的原理,首先对某工程场地砂土地层进行了原位剪切波速测试和相应原状土样的室内剪切波速实验;然后以剪切波速为反映土体结构性的指标,定量评价了取样对抗液化强度的影响程度。剪切波速的对比实验表明,对于可液化深度范围内的砂土地层,室内测试剪切波速结果一般偏大,最大相差达40.7%,与此对应的饱和砂土的抗液化强度会增大到真实值的200%。因此不考虑取样过程的扰动而进行的原位饱和砂土地层抗液化强度的评价方法存在巨大误差。解决此问题的方法是以原位剪切波速为控制指标,在室内重现原位土层的抗液化强度。