砂土液化與液化后大變形及其對樁基影響的研究.pdf

1、砂土地震液化與液化后大變形的評價及其對樁基的影響是巖土抗震工程領(lǐng)域的難點和熱點研究課題之一，對其展開深入而系統(tǒng)的研究具有重大的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用室內(nèi)試驗、理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法較為系統(tǒng)地了研究了飽和砂土地震液化與液化后大變形的基本規(guī)律，并結(jié)合泰州長江大橋的主跨邊塔樁基工程實際，研究了地震液化以及液化后側(cè)向大變形對樁基工程的影響，得出了一些有價值的結(jié)論。本文主要的研究內(nèi)容和取得的成果如下：

2、r>　　 (1)利用GDS10Hz/20kN雙向振動三軸系統(tǒng)，對飽和砂土進行了一系列不排水動三軸試驗，分別研究了初始有效固結(jié)壓力和細粒含量對飽和砂土動力特性的影響。基于試驗結(jié)果，探討了飽和砂土動彈模、阻尼比、動強度與有效圍壓和細粒含量的關(guān)系，研究了動彈模和阻尼比與動應(yīng)變的依賴關(guān)系，并給出了相應(yīng)公式的參數(shù)取值和隨有效圍壓、細粒含量的變化規(guī)律；從微觀結(jié)構(gòu)特征出發(fā)，闡釋了細粒含量對飽和砂土動彈模、阻尼比和動強度的影響機制和作用機理。

3、　　 (2)利用GDS10Hz/20kN雙向振動三軸系統(tǒng)，對飽和砂土進行不排水動三軸液化試驗，研究了液化進程中動孔壓的發(fā)展規(guī)律，并闡述了動孔壓的演化機理。基于試驗結(jié)果，得到了一種新的適用于飽和砂土的動孔壓應(yīng)變模型，該模型直接與動力分析的應(yīng)變幅相聯(lián)系，可以彌補應(yīng)力模型的不足。同時基于孔壓應(yīng)力模型，研究了細粒含量對動孔壓演化特性的影響，給出了相關(guān)參數(shù)隨細粒含量的變化規(guī)律，并對其影響機理進行了解釋。
　　 (3)利用GDS循環(huán)三軸儀

4、進行了飽和砂土液化后靜力再加載試驗。從砂土受振動荷載結(jié)束后所處的拉伸、壓縮兩種狀態(tài)出發(fā)，對飽和砂土液化后的強度變形特性進行分析，研究了干密度、有效圍壓、液化程度和細粒含量對飽和砂土液化后不排水變形特性的影響。試驗結(jié)果表明，振后處于拉伸狀態(tài)的試樣，液化后的變形由低強度段、超線性強度恢復(fù)段和次線性強度恢復(fù)段三段組成。振后處于壓縮狀態(tài)的試樣，液化后的變形則只有次線性強度恢復(fù)段。提出了統(tǒng)一描述振后試樣處于拉伸、壓縮兩種不同受力狀態(tài)下砂土液化后應(yīng)

5、力應(yīng)變關(guān)系的三階段模型，并給出了模型參數(shù)的推導過程。與試驗結(jié)果對比顯示，該模型的預(yù)測值與試驗值吻合較好，驗證了模型的合理性和有效性。
　　 (4)液化側(cè)擴地基中，樁在地震期間和地震后兩階段的受力機理是不同的，采用有限差分軟件FLAC3D建立了地震期間液化場地樁-土動力相互作用的有效應(yīng)力分析方法，考慮了樁土共同作用的非線性關(guān)系，對液化側(cè)擴地基中的單樁、群樁進行了非線性的動力有限差分分析，研究了地震期間考慮液化影響的樁基的動力反應(yīng)特

6、征并為液化后大變形對樁基的影響提供計算條件。
　　 (5)采用有限差分數(shù)值方法，得到了一種新的液化側(cè)擴地基中樁基的計算模型，基于彈塑性地基反力法，推導了液化側(cè)擴地基中樁基的有限差分解統(tǒng)一格式，并編制了相應(yīng)的有限差分程序?；谏巴烈夯蟠笞冃卧囼灒謩e對單樁和群樁樁位處的液化后側(cè)向大變形進行了預(yù)測，利用自編有限差分程序研究了液化后地基側(cè)向大變形對單樁和群樁的影響，并對不同工況下單樁和群樁在液化后側(cè)向大變形作用下的受力和變形特性進行

7、了分析。初步驗證了程序的適用性，得到了液化側(cè)擴地基中樁基礎(chǔ)在強震作用下的破壞機制，樁基礎(chǔ)在液化土層與非液化土層的交界處會產(chǎn)生超過本身極限抗彎能力的彎矩，易發(fā)生彎剪破壞，在有液化側(cè)擴地基中的樁基礎(chǔ)設(shè)計不能僅考慮上部結(jié)構(gòu)的震動影響，還應(yīng)計入地基側(cè)向位移對樁基礎(chǔ)的影響。
　　 (6)基于液化側(cè)擴地基中樁基的計算模型，以泰州長江公路大橋主塔樁基工程為例，分析了在場地土體液化及液化后大變形條件下樁基的抗震性能，進一步驗證了程序的適用性，同