砂砾土振动体变评价方法与离心机模型试验验证

2008汶川地震出现了砂砾土大范围液化致灾现象,现场震害调查表明砂砾土场地存在砾石效应影响,现有砂土场地的震后沉降评价方法不适用于砂砾土场地。对此,在“张-社本”振动体变评价方法的基础上进一步发展了考虑砾石含量的砂砾土振动体变评价方法,然后开展动三轴试验确定评价方法中的相关参数,最后开展3组典型砾石含量的砂砾土地基离心机振动台模型试验对评价方法的可靠性进行验证。试验结果表明,砾石含量越高,振动引起的场地沉降变形越小;砂砾土振动体变评价方法可以较为准确地预测新近沉积砂砾土场地的震后沉降,但对存在地震历史影响的砂砾土场地,本文提出的评价方法较为保守,建议进一步发展考虑地震历史效应的砂砾土振动体变评价方法。

震陷场地变截面单桩动力特性与损伤评价

为探明震陷场地变截面单桩动力响应特性与损伤状况,以翔安大桥为工程背景,基于大型振动台试验,开展了0.10g~0.45g地震动强度下变截面单桩动力响应特性的研究,评价分析了变截面单桩损伤程度。结果表明:受桩周软弱土层震陷特性的影响,变截面单桩桩顶水平位移动力响应、桩身加速度动力响应及桩身弯矩动力响应均随地震动强度增大呈增大趋势,桩基基频逐渐减小;变截面单桩弯矩最大值出现在震陷土层分界处,地震动强度为0.30g时,超过了其抗弯承载力;地震动强度为0.20g时,变截面单桩桩顶水平位移、桩身加速度、桩身弯矩显著增大,桩基基频突降。基于系统损伤理论,震陷场地变截面单桩损伤状况分为稳定阶段、加剧损伤阶段、塑性破坏阶段共3个阶段。试验结束后,变截面位置处产生弯曲塑性破坏。

排水桩-网复合地基处置可液化路堤地基的振动台试验研究

排水刚性桩融合了刚性桩基础承载力高和具有排水性能的双重优点。为研究排水刚性桩处置可液化路堤地基的抗液化作用效果,采用7#硅砂作为路堤地基模型材料,3×5群桩布置形式,在水平向和竖直向施加双向动力荷载,对排水桩-网复合地基和普通桩-网复合地基处理可液化路堤地基开展了振动台模型试验研究。从超孔隙水压力、加速度、沉降等动力响应对排水桩-网复合地基的抗液化作用效果进行了分析。试验结果表明:排水桩-网复合地基的处置效果明显优于普通桩-网复合地基的加固效果。排水桩工况超孔压比峰值最大值为0.79,最小值为0.61,普通桩工况超孔压比峰值均达到1.0,处于完全液化状态。排水桩工况水平向峰值加速度放大系数沿路堤模型底部至顶部呈现明显的放大效应,峰值加速度放大系数最大值为1.60。普通桩工况峰值加速度放大系数呈现一定的液化地基减震效应,峰值加速度放大系数最大值为1.07。排水桩工况沉降平均值为11.4 mm。普通桩工况沉降平均值为25.7 mm,排水桩工况最终沉降量平均值较普通桩工况减小55.6%。排水桩能够有效加快超孔隙水压力的消散,减小路堤沉降量,是一种处置可液化地基的有效措施。

复合格宾土工格栅加筋土挡墙模型振动台试验

复合格宾土工格栅加筋土挡墙已被广泛应用于公路、铁路工程。为探究复合格宾土工格栅加筋土挡墙的动力响应,开展了复合格宾土工格栅加筋土挡墙振动台模型试验,研究在地震荷载作用下挡墙的加速度放大系数、竖向沉降、水平位移等动力特性。试验结果表明:当地震动峰值加速度为0.8g时,挡墙处于整体稳定状态;加速度在墙后填土中沿墙高呈现非线性增大的趋势,与《公路工程抗震设计规范》中规定的趋势一致;顶部竖向沉降最大值为3.48 mm,沉降墙高比为0.174%,远小于美国AASHTO规范的2%限值;随着输入地震动时程峰值的增大,挡墙水平位移沿墙高逐渐增加,墙体变形模式由转动为主过渡到平移、转动耦合,地震永久位移达到了墙高的1.06%。

沿海复杂地层深基坑地下水控制引发的地表沉降规律分析

针对沿海深厚富水复杂地层开展了基坑降水回灌试验,分析了基坑降水回灌过程中地下水位、地表沉降和邻近建筑物沉降等基本规律.结果表明:深厚富水复杂地层降水会导致基坑周边地下水位迅速下降,同时将引起剧烈的地表沉降,当回灌量与抽水量逼近平衡时,地表沉降趋于稳定.基坑降水回灌过程中,地表沉降变化时程曲线会出现明显的转折点,回灌开始后地表沉降值仅有小幅度的抬升,但先期沉降基本无法恢复.回灌开启时间与地表最终沉降量呈现明显的相关性,但对地下稳定水位影响不显著,同抽同灌工艺对地表沉降控制的优势明显,好于先抽后灌及先灌后抽工艺.研究成果可以为类似工程的降水设计与环境控制提供数据支持.

塑料排水板堆载预压技术处理软土路基变形特性研究

因在软土地基上修建公路时容易产生路堤失稳或沉降过大等问题,为此均要进行软基处理。介绍了采用塑料排水板堆载预压处理技术在南沙区某公路软土的路基处理,通过两个断面的工程现场监测,对软土地基处理后的地表沉降值、水平位移值和孔隙水压力值的变化规律进行了分析研究。结果表明,试软土地基处理后的沉降量差异明显,路中沉降大于路肩沉降,侧向位移主要发生在高程为(-4)~(-7)m内,在深度大于7 m时,随着深度的增加开始减小。由于塑料排水板的作用,加快了土层排水速度,孔隙水压力消散速度加快,软土地基强度也快速增加,有利于地基处理的施工安全。采用塑料排水板处理软土地基,软土地基的大部分沉降在填筑期基本完成,分层总和法计算工后沉降量少,稳定系数满足要求,能满足各项指标的规定。

ZJU400离心机研制及其振动台性能评价

土工离心机可以产生与原型相同的自重应力,保证模型破坏机制与原型一致,是解决岩土工程、水利工程和环境工程等领域复杂问题的理想试验模拟手段。搭配机载振动台系统,离心机还可以在原型应力条件下探讨地震引起的建构筑物变形和稳定特性。鉴于离心机振动台的科研价值,浙江大学建造了有效旋转半径为4.5 m、负载能力400 gt的双吊篮臂式离心机,可开展150g重力加速度下的静态试验和100g重力加速度下的动态试验,吊篮尺寸达1500mm×1200 mm×1500 mm。同时,离心机配置了最大振动幅值为0.6 cm、最大振动加速度为40g的振动台系统,可进行有效负重小于500 kg水平单向地震动响应模拟。静动力试验使用的刚性模型箱和层状剪切模型箱的最大尺寸分别为1.2m×1.0 m×1.0 m和600 mm×350 mm×449 mm。通过饱和砂土地基建筑物震陷试验,初步检验了离心机振动台系统的整体性能。

建筑物不均匀震陷机理的振动台实验研究

设计实现了结构-地基相互作用的振动台实验,研究了不均匀震陷机理。实验中结构和地基土均匀分布,输入单方向水平加速度时程,得到了结构和土体中加速度、动应力和不均匀震陷的分布并总结了其规律。实验表明:(1)结构基底地震动与自由场相比相差很大,对称位置的竖向加速度和动应力呈反对称分布;(2)反对称的竖向动应力使建筑物产生不均匀震陷。因此,地震波的不规则性对不均匀震陷所起的作用是重要的和不容忽视的。

厦门残积土的静动力学特性与震陷特性研究

用GDS应力路径三轴试验、振动三轴试验和振动台模型试验研究了厦门2种残积土的静动力学特性与震陷特性。发现花岗岩残积土具有剪缩特性,回弹体积模量随偏应力增大而显著提高;确定了花岗岩残积土的变形强度参数,并首次得到该土的液化曲线;建立了火成岩残积土的振动残余变形与模拟地震加速度及荷载之间的关系,并用其预估厦门填海地基的震陷量。

青藏铁路涵洞试验工程研究

通过青藏铁路涵洞试验工程的修筑和地温、变形、气温等相关项目的测试,经过对一个冻融循环过程观测数据以及针对试验工程中出现相关问题的综合分析,基本掌握了涵洞工程冻土问题的关键所在,提出了合理的建议和处理措施。

桩体加固液化砂土模型地基沉降分析

通过对两种桩体(砂桩和水泥土桩)及两种桩体联合加固液化砂土的振动台试验,分析了未加固及不同桩体加固液化砂土模型地基孔隙水压力和沉降变化规律,深入研究了不同桩体加固砂土的抗液化特性。得出水泥土桩抑制土体沉降作用最明显,两种桩联合加固次之,碎石桩最差;碎石桩的抗液化效果最好,两种桩联合加固次之,水泥土桩最差。为今后实际工程加固液化土地基提供一定参考。

黄土与地铁车站动力相互作用模型的水平位移及沉降分析

在黄土场地条件下进行土与地铁地下结构动力相互作用振动台试验。基于实测数据对黄土与地铁车站接触动土压力、模型地基竖向沉降及水平位移进行分析,对试验中模型地基地震破坏特点进行描述。结果表明:结构侧面顶部动土压力大于中部和下部,随输入峰值加速度的增大结构侧面土压力均增大;地震动较大时,地基层间剪切位移呈现顶部最大,底部次之,中部最小;地表沉降随输入峰值加速度的增加而增大,西安人工波作用下地表沉降大于松潘波和Taft波作用下沉降;结构上方地表沉降始终小于周围土层,表明结构发生相对上升运动;分析发现,结构顶、底动土压力差提供结构上升运动的内在动力。回归分析表明,地基水平相对位移与土层深度可用三次多项式拟合,两者之间具有较好的相关性。

基于“四带”划分的弯曲下沉带岩层移动预计模型

根据采空区上覆岩层的"四带"划分,考虑到弯曲下沉带岩层的移动特征,提出了弯曲下沉带岩层的移动主要受弯曲下沉带内最下方,即最靠近似连续带的一层关键层的控制,其下沉移动可以近似认为呈现椭球圆台的基本轨迹,而弯曲下沉带最终移动是其内部各岩层移动所形成的椭球圆台的叠加,并最终形成一个椭圆抛物面的移动轨迹的观点。基于这一观点,首先确定了弯曲下沉带移动的挠度函数;进而结合弹性薄板理论,建立了水平、近水平煤层开采条件下弯曲下沉带内单一岩层下沉移动的椭球圆台模型;基于各岩层移动的椭球圆台叠加,建立了弯曲下沉带岩层移动的数学模型;最后给出了模型参数的确定方法。该研究结果丰富了弯曲下沉带移动的理论研究,为采动地表和岩层的移动变形研究提供了新的理论和方法。

地下水位抬升对非湿陷地基变形的影响

地下水位抬升后不仅影响地基土层有效应力的分布,除典型的湿陷变形外,非湿陷土因压缩性增大同样可在原有沉降变形的基础上产生附加变形.以某水库环境地质影响专题研究成果为基础,对比天然状态下与饱和状态下的不同土层固结试验成果,研究了地下水位抬升对地基变形参数的影响程度.以常见的建筑物荷载与基础类型为例,分别计算了粉细砂、粉土、粉质黏土地基的墙下条形基础和筏板基础在地下水位抬升后可能产生的附加变形量.计算结果表明:地下水位抬升对粉质黏土地基影响最大,其筏板基础的附加变形量可达46.53 mm,对建筑物安全将产生一定的影响,结果可为建筑物浸没判别标准提供依据.

未来上海地区海平面上升对土压缩模量的影响分析

未来上海地区海平面上升将引起地下水位抬升 ,将会对土压缩模量Es 产生影响。Es 是土的最重要的物理力学参数指标之一 ,尤其在地基沉降计算中具有重要意义。本文主要针对土压缩模量Es 的预测分析工作 ,进行了地基变形的探讨研究 。

高层主楼与裙房或地下车库之间的基础设计

探讨了高层建筑中主楼与其群房或地下车库之间的基础设计普遍要考虑的一些问题,如有没有必要设置沉降缝、超长结构的抗裂、群房或地下车库的抗浮、不设缝基础的差异沉降问题等,并给出了多种具体的处理方法。四个实际工程的实测沉降数据验证了方法的有效性。

液压实验台的维护与常见故障的处理

基于液压实验台的技术特征与使用状况,提出了液压实验台的维护保养要求,并介绍了其常见故障的处理方法。

对多年冻土地基处理措施的认识

为指导青藏铁路多年冻土区路基工程的设计、施工,在清水河试验段布置了倾填片石路基、热棒路基、通风管路基、加筋路堤试验工程。多年冻土区路堤的融沉、纵向裂缝关系到铁路的安全运营,设计、科研单位对此进行了大量的观测及调查工作。介绍了上述各试验工程及对比段路基的设计,竣工一年后各试验工程的最大冻融交接面、融沉、纵向裂缝情况,并从冻融交接面的形态方面分析了各试验工程在9～10月所产生的纵向裂缝。

超采深层地下水引起地面沉降规律的探讨

分析了华北平原地区因超量开采深层地下水，引起土层压缩及地面沉降的成因和规律；依据深层地下水非稳定流抽水原理和地层渗透固结理论，计算地下水位下降后形成的深层粘性土层的压缩量和地面沉降量．

振动沉管碎石桩大型振动台试验的实现

目前有关碎石桩复合地基在动荷载作用下的研究主要是针对其排水作用,而对其密实作用的研究很少,碎石桩复合地基在动荷载作用下沉降计算理论落后于工程实践。为了在碎石桩复合地基的动力模拟试验中模拟碎石桩的密实作用,设计了大型堆叠式剪切模型箱,并采用振动沉管法在振动台模型箱中进行了碎石桩的震后沉降试验研究,结果表明其能较好地模拟碎石桩振动沉管施工工艺。