安徽地區(qū)飽和粉土路基液化及抗震液化技術(shù)研究.pdf

1、在我國(guó)的安徽淮北地區(qū)，廣泛分布著以低液限粉土、粉砂土為主的沉積土。
　　該地區(qū)的粉土粒徑較均勻，水穩(wěn)性差，毛細(xì)管發(fā)育，具有凍敏性，同時(shí)具有滲透系數(shù)高、滲透固結(jié)性能強(qiáng)等特殊的物理力學(xué)性能，從而使得該地區(qū)的粉土為不適合用于路基的填筑材料。
　　然而，隨著安徽地區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，省內(nèi)外高速公路的迅速發(fā)展，高速公路的覆蓋面積越來越廣，在有該類粉土的地區(qū)不得不進(jìn)行一定高速公路段的設(shè)計(jì)和建設(shè)工作，飽和粉土在地震、車輛等動(dòng)荷載作用下，由于

2、時(shí)間短暫，引起的動(dòng)孔隙水壓力驟然上升，來不及消散，使得有效應(yīng)力降低至零，土體呈現(xiàn)出近乎液體的狀態(tài)，強(qiáng)度完全喪失，稱作為液化現(xiàn)象。由液化引起的各種震害現(xiàn)象是嚴(yán)重的，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成的損失是巨大的。
　　因此，分析粉土液化機(jī)理，利用力學(xué)知識(shí)和一系列計(jì)算方法，建立一套完整的飽和粉土抗震液化的理論分析方法和抗震液化的工程技術(shù)研究，再配以和工程實(shí)際條件相接近的動(dòng)力特性試驗(yàn)研究，可以很好地指導(dǎo)工程實(shí)踐，對(duì)目前粉土抗震液化有很大的實(shí)用性和現(xiàn)

3、實(shí)意義。本文以泗許高速公路泗縣至泗洪段地處高烈度地震防設(shè)區(qū)域和淮北段K31+416人行天橋橋臺(tái)下的粉土地基為依托工程，通過室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)和FLAC3D有限元軟件，分析了該地區(qū)粉土在無格柵碎石樁加固和格柵碎石樁加固下的液化特性，并重點(diǎn)分析了碎石樁的排水減壓作用對(duì)飽和粉土復(fù)合地基抗液化特性的貢獻(xiàn)作用，通過理論分析和有限元計(jì)算分析驗(yàn)證了格柵碎石樁在抗震液化作用方面的有效性。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)論包括以下幾個(gè)方面：
　　

4、（1）不同地震烈度對(duì)淮北地區(qū)粉土的液化深度研究
　　通過室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)和FLAC3D有限元分析，分別對(duì)不同圍壓下土樣施加對(duì)應(yīng)不同地震烈度地震的動(dòng)荷載和頻率，以模擬不同深度地基土在不同設(shè)計(jì)烈度下液化的可能性，對(duì)比室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果和有限元分析結(jié)果，得到了不同地震烈度下，安徽地區(qū)飽和粉土路基的最大可液化深度：在七級(jí)地震烈度作用下，飽和粉土路基均不發(fā)生液化，八級(jí)地震烈度作用下最大的可液化深度為11m，在九級(jí)地震烈度作用，全部發(fā)生液化（15m范

5、圍）；
　　同時(shí)，通過室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬，分析了飽和粉土路基在地震荷載作用的超孔隙水壓力的產(chǎn)生、發(fā)展和消散過程，并分析提出了該地區(qū)粉土的超孔隙水壓力的增長(zhǎng)模式。通過上述研究結(jié)果，可以為粉土地基的處理深度以及格柵碎石樁加固設(shè)計(jì)長(zhǎng)度提供一定的參考。
　?。?）公路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)荷載作用下粉土的動(dòng)力特性試驗(yàn)研究
　　本文通過室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了不同深度地基土體在交通荷載長(zhǎng)期作用下的動(dòng)力特性，試驗(yàn)研究結(jié)果表明：在振動(dòng)的

6、前期（約500次），土體的動(dòng)應(yīng)變隨著振動(dòng)次數(shù)的增加幾乎呈線性增大，而隨著振動(dòng)次數(shù)的繼續(xù)增加，動(dòng)應(yīng)變呈現(xiàn)出非線性的增加，單位振次內(nèi)的增量在逐漸減小，應(yīng)變趨于穩(wěn)定，研究表明施加的動(dòng)應(yīng)力越大，后期動(dòng)應(yīng)變的穩(wěn)定速度越快。
　　當(dāng)施加的動(dòng)應(yīng)力一定時(shí)，動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變之間的關(guān)系是一個(gè)封閉的滯回圈，滯回曲線的形狀相似，各個(gè)滯回圈的形狀相似，斜率相同，但是間距不等，在振動(dòng)的前期，滯回圈的間距大，隨著振動(dòng)次數(shù)的增加，滯回圈的間距在減小，且動(dòng)應(yīng)力越大，

7、振動(dòng)間距減小的越快。
　?。?）碎石樁加固高烈度地區(qū)的粉土路基的抗震液化特性的理論研究
　　在總結(jié)已有地震時(shí)期超孔隙水壓力的解析解公式的基礎(chǔ)上，通過考慮格柵碎石樁的排水能力，提出了一種能夠真實(shí)反映碎石樁的排水減壓作用對(duì)復(fù)合地基抗震液化的具體貢獻(xiàn)的孔壓增長(zhǎng)模式。通過比較分析討論了碎石樁與樁間土滲透系數(shù)之間比值（KP/KS）的不同，其對(duì)超孔隙水壓力比的影響作用，得到隨著KP/KS比值的增大，超孔隙水壓力比減小越快，這說明加固后的

8、土體越不易液化。
　　同時(shí)，采用格柵碎石樁加固可液化粉土路基不僅能夠充分利用碎石樁的排水減壓作用，而且能夠增強(qiáng)碎石樁的整體抗剪能力，從而保證排水通道的暢通和復(fù)合地基的整體穩(wěn)定性。
　?。?）碎石樁加固液化粉土路基的抗震液化特性的有限元研究
　　通過運(yùn)用FLAC3D對(duì)格柵碎石樁復(fù)合地基的抗震液化作用進(jìn)行有限元分析，獲得如下結(jié)論：距樁中心距離越近，超靜孔隙水壓力越小，即超孔隙水壓力的消散越快；隨著距碎石樁中心軸線的水平距離