饱和细粒土动荷作用机理研究
饱和细粒土动荷作用机理研究随着建筑工程特别是关系国计民生的高速公路、水库大坝建设的迅猛发展，大区域饱和细粒土动荷载作用下出现的微振液化，引发结构物不均匀沉降、沉陷、渗漏及翻浆等病害，影响高速公路等重点工程的安全及使用寿命。目前，有关饱和细粒土在非地震力作用下的液化机理和评价是理论界和工程界十分关注的问题。本文从现场试验和室内试验的角度，研究饱和细粒土在循环荷载作用下液化破坏及变形特性，通过实测数据，进行液化机理、程度及垂向影响深度的研究。
首先，收集较多国内外有关饱和细粒土在动荷作用下的研究资料，进行分析及对比。
其次，选定黄河三角洲现场试验场所，确定试验设计方案，并采用目前国内外先进的原位测试及室内试验手段，取得试验数据并进行拟合、回归分析，为液化判别进行有益的尝试。具体进行以下方面现场及室内试验工作：
(1)通过现场调研和考察，结合实际公路地基勘察项目；选择典型地段进行钻探、取样、标贯、静探、动载荷试验等现场原位测试，取得代表性地段现代黄河沉积形成的饱和细粒土地层结构、力学指标和地球物理参数；
(2)进行室内典型土样的微结构扫描电镜和矿物成分X射线分析；利用一系列常规室内土工试验以及静三轴试验、高压渗透试验，研究黄河沉积的饱和细粒土的基本物理力学性质指标和固结、排水状况；
(3)利用现场循环荷载试验来分析黄河沉积的饱和细粒土在车辆作用下的变形机理。
从现场及室内试验结果分析，得出如下结论：1.根据现场钻探、取样和室内分析，揭示黄河三角洲饱和细粒土特征，主要为亚砂土夹少量亚粘土，含有细砂、粉细砂。地下水位较浅，土体含水量较大，强度变化较大。土体的微结构特征，总体基本一致，颗粒表层多附着细小颗粒，多数呈椭球状；粒间多直接挤压接触，有极少量链状连接，大多呈骨架状结构。
2.黄河三角洲地基土的液化过程机理研究结论：(1)施加循环振动荷载时，土体对振动能量的吸收特性受振动导致土体结构性变化的影响，归一化振动能量在研究深度范围内的衰减符合对数型函数关系；振动能量为140N/m2·次时，在0-30cm范围内衰减速度最快，土体被振动密实，该层土体吸收约40％～60％的振动能量；30cm深度以下土层中能量衰减速度降低；30-60cm土层吸收的能量约为总振动能量的20％～30％，液化主要发生在这个土层；90cm深土层能量残余量占总能量10％左右。随着能量的增大，影响深度加大，影响深度范围内土体变化规律符合上述规律。
(2)循环荷载导致土体孔压的增长因夹层排水不同呈现不同的趋势，有透水层时，孔压启动较快，累积升高呈现渐变趋势，振动结束初始时刻孔压消散较快，最终趋于上覆土层的自重应力。当有隔水夹层时，短时间内孔压升高超过液化临界值，呈现突变趋势，振动结束后，初始时刻孔压消散较快，随后愈来愈慢，最终趋向于上覆土层的自重应力；不同方向施加荷载引起土层的液化顺序不同。黄河口饱和细粒土的液化性能因夹层排水结构的不同而不同。有透水层时，土体的抗液化性能相对增强，隔水层使土体的抗液化性能相对减弱。
饱和细粒土;循环荷载;液化机理;地基变形破坏;孔隙水压力
中国海洋大学
硕士
环境工程
单红仙;石俊峰
2005
中文
TU433;TU413.4
68
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）