含粘粒砂土抗液化性能的剪切波速表征研究.pdf

1、近年來，全球破壞性地震頻發(fā)，破壞嚴(yán)重，造成了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失，其中場地地震液化問題尤為突出。1999年土耳其地震、臺(tái)灣集集地震中出現(xiàn)了大量含粘粒砂土場地液化震害。由于受到室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)的限制，已有研究大多集中在潔凈砂液化問題，對(duì)含粘粒砂土的地震液化性能研究很少，其液化評(píng)價(jià)問題亟待解決。只有深入理解含粘粒砂土結(jié)構(gòu)性和動(dòng)力特性，科學(xué)揭示含粘粒砂土場地地震液化機(jī)理，建立抗液化性能的表征與評(píng)價(jià)指標(biāo)，才能為含粘粒砂土液化判別提供科學(xué)依據(jù)。

2、>　　本文針對(duì)含粘粒砂土抗液化性能評(píng)價(jià)問題，以剪切波速為表征參數(shù)，開展了多尺度試驗(yàn)研究，包括微觀結(jié)構(gòu)電鏡觀測，測量剪切波速的固結(jié)、靜三軸與動(dòng)三軸單元體試驗(yàn)，測量剪切波速的土工離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，以及震害現(xiàn)場調(diào)查研究，揭示了含粘粒砂土結(jié)構(gòu)性對(duì)土體剪切波速與抗液化強(qiáng)度的影響規(guī)律，發(fā)展了含粘粒砂土抗液化強(qiáng)度與剪切波速間的定量相關(guān)關(guān)系。研究表明:
　　1、隨著粘粒含量(CC)增加，含粘粒砂土結(jié)構(gòu)性改變，其液塑限、滲透性、壓縮性等物理力學(xué)性質(zhì)

3、發(fā)生相應(yīng)變化;當(dāng)CC超過一定臨界值后，土體完成由“類砂土”向“類粘土”的轉(zhuǎn)變，并表現(xiàn)出明顯的“塑性”;剪切波速測量表明，當(dāng)土體處于“類砂土”階段或處于“類粘土”階段，其Hardin公式擬合參數(shù)A與n呈現(xiàn)出顯著不同的規(guī)律;在沒有顆粒破碎的前提下，不同粘粒含量砂土的臨界狀態(tài)線在e-logp'空間可近似用直線表示，且隨著粘粒含量增加，其臨界狀態(tài)線沿順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，土體剪脹勢和臨界狀態(tài)摩擦角逐漸降低。
　　2、通過理論推導(dǎo)和不同粘粒含量砂

4、土的測量剪切波速動(dòng)三軸試驗(yàn)，建立了含粘粒砂土的CRR-Vs1冪函數(shù)相關(guān)關(guān)系，該相關(guān)關(guān)系表明，當(dāng)粘粒含量低于臨界細(xì)粒含量時(shí)，含粘粒砂土的CRR-Vs1相關(guān)關(guān)系曲線隨粘粒含量增加逐漸上移，該趨勢與以往研究結(jié)論一致，為含粘粒砂土抗液化強(qiáng)度的剪切波速評(píng)價(jià)提供了定量依據(jù)。
　　3、針對(duì)不同粘粒含量砂土，開展了多組土工離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)液化試驗(yàn)，建立了含粘粒砂土模型地基制備與飽和方法，利用彎曲元技術(shù)監(jiān)測了模型場地均勻性及試驗(yàn)過程中的剪切波速變化，再

5、現(xiàn)場地噴水冒砂液化現(xiàn)象;通過含粘粒砂土與潔凈砂對(duì)比試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了模型地基內(nèi)動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、模量、阻尼以及孔壓響應(yīng)的發(fā)展規(guī)律;發(fā)現(xiàn)了模型尺度液化響應(yīng)與單元體尺度液化性能的異同，提出了將振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面加速度作為地震動(dòng)輸入、基于孔壓測試結(jié)果判別液化與否的模型地基地震液化分析方法，實(shí)現(xiàn)了利用離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行場地液化判別的突破，由此驗(yàn)證了單元體尺度建立的含粘粒砂土CRR-Vs1相關(guān)關(guān)系的可靠性。
　　4、開展1999年臺(tái)灣地區(qū)集集地震