昆明盆地剪切波速与土层深度关系的统计分析

在工程场地地震安全性评价中剪切波速是不可或缺的重要参数之一.为了估算无法测试地段的剪切波速,本文采用了①线性拟合Y=aX+b;②多项式拟合Y=aX3+bX2+cX+d;③指数拟合Y=aXb三种模型对昆明盆地典型土层分别作了统计分析,对比结果得出,黏土、粉质黏土和泥炭质土剪切波速与土层深度关系采用指数拟合要好于其它两种方式,而粉土和粉砂剪切波速与土层深度关系则采用多项式拟合的结果最令人满意.换言之,在昆明盆地,可采用指数来估计黏性土剪切波速值,多项式关系估算无黏性土剪切波速值.     

北京市粉质黏土物理力学性质与地基承载力研究

粉质黏土与普通的黏土不同,它含有一定的粉粒或者粉土,因此其物理力学性质易受到外界的干扰,在勘察期间确定其物理力学参数是最为重要的工作内容之一,参数的准确性直接影响着地下工程结构的受力和变形计算精度。由于北京市分布着具有一定厚度的第四系粉质黏土层,该土层含有多个亚层,物理力学性质在空间分布上具有一定的离散性,建立一个具有区域性的经验公式是确定粉质黏土层物理力学性质和地基承载力的有效途径。文章以北京市某会址项目为研究背景,通过室内试验和原位测试方法,获得粉质黏土层的物理力学参数和地基承载力参数,并采用统计学理论和数学分析软件建立各个参数之间的相关关系,建立的回归关系能够为北京市粉质黏土层物理力学参数和地基承载力的确定提供经验对比。     

基于土层集总参数模型的土-结构动力相互作用分析

在土-结构动力相互作用简化分析中,基于弹性半无限地基的假定,采用双自由度集总参数模型来简化土层,建立了基于土层集总参数模型的土-结构动力相互作用的分析模型,主要研究了不同土层对上部结构地震反应的影响.分析了在中硬、中软两种场地上5层和15层结构的地震反应,并与刚性基础假定下同样结构的地震反应分析比较.结果表明,对比较刚性的结构考虑土-结构相互作用可能存在一定的有利因素;对高层建筑,土-结构相互作用可能导致结构在地震作用下的层间变形较大幅度增加,是不利因素.     

深覆盖土层地震反应分析中的若干问题

以上海地区土层地震反应分析为例,讨论了深覆盖土层地震反应分析中的几个典型问题.如土层下卧缓倾角基岩面的影响,土层中假想基岩面的合理性问题,基岩波速对土层地震反应的影响,以及土介质动力特性的影响等.通过数值计算,得出了以下主要结论:下卧基岩面不大于2°的缓倾角影响可以忽略不计,假想基岩面会带来很大的计算误差,坚硬基岩的弹性对土层地震反应的影响很有限,应重视工程场地土介质动力特性参数的现场勘测.     

深埋粉质黏土层强度与变形参数试验研究

深埋粉质黏土层具有压密性、胶结性好,强度高,压缩性低的工程特点。因此,其力学性能的准确评定对于工程设计意义重大。以具体工程为背景,分别采用室内高压固结试验与现场旁压试验方法对场地内深埋粉质黏土层的强度与变形参数进行试验研究,然后根据试验结果对深埋粉质黏土层的压缩性、承载力等力学性能进行分析评定,并对两种试验方法结果进行了对比分析。结果表明：该场地深埋粉质黏土层天然状态下压缩模量介于41.3～47.3 MPa,压缩系数介于0.04～0.03 MPa^-1,属低压缩性。按临塑压力法确定的地基承载力介于403～1296 kPa,按极限压力法确定的地基承载力介于307～1 086 kPa,可满足作为一般工程桩端持力层的要求。研究结果对于在工程中充分利用深埋粉质黏土层的力学性能具有一定的指导作用。     

海相人工冻土热物理特性试验研究

【目的】沿海城市轨道交通主要穿越海相深厚软土,需要大量使用冻结法施工,而该地区典型土层热物理特性是冻结法设计的关键依据。研究土质、冻融条件等因素对海相人工冻土冻结温度、热物理性质和冻融性质的影响可为该地质条件下的隧道施工提供基础资料。【方法】选取宁波地区3种典型土层,即淤泥质黏土、粉质黏土和砂质粉土,开展冻结温度和热物理参数测定,以及封闭与开放系统下冻胀融沉试验。【结果】3种土层冻结温度为-0.43～-0.23 ℃,且以砂质粉土的较高,粉质黏土的次之,淤泥质黏土的较低; 不同土层热物理性质不同,但其常温土的导热系数和容积热容量大小呈现一致性,表现为砂质粉土最大,粉质黏土次之,淤泥质黏土最小; 冻土的导热系数、容积热容量和导温系数均大于常温土,冻土导热系数为常温土导热系数的1.37～1.77倍,且颗粒越粗差异越大; 各土层冻胀率和融沉系数相差较大,冻胀率较大的土层其融沉系数也较大,表现为淤泥质黏土＞粉质黏土＞砂质粉土; 开放系统补水冻结过程下各土层冻胀率和融沉系数分别为封闭系统冻结过程不补水工况下冻胀率和融沉系数的1.23～1.88倍和1.21～1.84倍。不论是开放系统还是封闭系统,海相土体各土层的融沉过程相似,可分为缓慢融沉、快速融沉和稳定融沉3个阶段。【结论】海相土体的冻结温度、热物理性质和冻融性质与其土质、状态和冻融条件等因素密切相关,在进行海相土体冻结法设计与施工时,应充分考虑其物理特性的差异性。     

乐山浅切丘陵区粉质黏土物理力学参数概率分布特征

随着乐山城镇化建设延伸至浅切丘陵区,其广泛分布的第四系粉质黏土成为工程建设的地质背景。针对工程地质特性将其划分为常年饱水沟谷区坡洪积粉质黏土(A类)、季节性饱水沟谷区坡洪积粉质黏土(B类)以及沟缘、斜坡区残坡积粉质黏土(C类);并对三类粉质黏土部分物理力学参数变异性进行对比研究。基于χ2拟合优度检验及可靠性截断概率,建立了浅切丘陵区粉质黏土概率密度函数及其最优概率分布模型,给出了各类粉质黏土物理力学参数的建议取值范围。结果表明:1粉质黏土力学参数变异性物理参数,不同类粉质黏土参数变异性A类B类C类;2物理参数最优分布模型多为正态分布,力学参数最优分布模型多为对数正态分布;3对比不同类粉质黏土,B类、C类粉质黏土参数的最优分布模型多为正态分布,A类粉质黏土参数最优模型多为对数正态分布。以P=0.683为样本参数可靠性截断概率,给出了乐山浅切丘陵区粉质黏土参数建议值范围,为该地区岩土工程可靠性设计提供科学依据。     

盾构隧道开挖面对数螺旋破坏模式研究

利用水土压力统一计算理论,将盾构隧道开挖面涉及的水土压力分算参数和合算参数转变为统一参数,该方法可应用于土层为砂土和黏土的情况,特别适用于土层为黏质粉土及粉质黏土的情况.基于上述计算的统一参数和极限分析上限法,推导了考虑水压影响的开挖面对数螺旋破坏模式的极限支护压力解析解公式;并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土盾构隧道开挖面稳定性评价中.结合上海长江隧道实例,利用推导的解析解公式对盾构隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究进行了对比分析.结果表明:所建立的开挖面对数螺旋破坏模式可应用于盾构隧道开挖面稳定性评价中.     

厦门地区典型地层HS-Small模型小应变参数敏感性分析

小应变硬化模型(HS-small模型)是以HS模型为基础提出的一种能反应土体小应变特性的本构模型,除了包含HS模型参数外,还包含两个小应变参数和,可以反映土体在小应变状态下呈现高度的非线性、高模量等特性。为了研究小应变参数对深基坑数值分析结果的敏感性,针对厦门地区典型土层,采用HS-small模型,通过有限元模拟某深基坑工程的施工过程,开展小应变参数对地表沉降及围护墙弯矩的敏感度分析,并研究参数随基坑开挖的演化规律。结果表明:在厦门地区在深基坑数值分析中,取值对地表沉降和围护墙弯矩值的影响较大,的取值影响相对小;粉质黏土和残积砂质黏性土的小应变参数对结果起到重要的影响;前期开挖,粉质黏土起控制作用,后期开挖,残积砂质黏性土起控制作用。     

双向水平地震作用下场地土三维非线性反应分析

针对双向水平地震作用下场地土地震三维非线性反应问题,基于多重屈服面模型建立了三维竖向土柱模型,重点考察了影响场地土地震非线性分析准确性和效率的相关因素,其中多重屈服面模型参数、土层厚度划分、边界条件以及组成阻尼的频率或模态等的合理选择是进行非线性地震反应分析的关键参数.当土层性质差异明显时,可以根据波速的不同分为多个子系统,各个子系统分别选用相对应的阻尼参数进行分析.为确定分析方法的计算精度,与已有文献的离心动力试验结果对比,验证了三维竖向土柱模型的可靠性,该模型可以有效地应用于双向非线性地震反应分析.     

不同厚度砂卵石土场地地震反应特征研究

为了研究土层厚度对砂卵石土场地地震反应的影响,结合振动台模型试验与一维等效线性化分析方法,对砂卵石土场地地震反应特征进行了研究,分析了不同土层厚度砂卵石土场地在不同地震激励下的地震反应规律.结果表明:随土层厚度的增大,砂卵石土场地地表加速度峰值放大系数呈现出先增大后减小再增大,最后趋于稳定的规律.地表水平位移峰值随土层...     

柴油污染粉质黏土干裂隙的特征

为了解油品渗漏污染问题对环境岩土工程实践的影响,以0号柴油污染为例,研究油污粉质黏土干裂隙的特征规律。首先将不同含油率(0,4%,8%,12%)的柴油污染粉质黏土泥浆放入玻璃器皿中进行自然晾干,然后采用Photoshop和ArcGIS等软件对不同含油率土样的干裂隙进行数字图像处理,获取裂隙平均宽度、裂隙长度、面裂隙率和分形维数等参数。最后分析不同含油率条件下粉质黏土干裂隙发育规律,探讨柴油对粉质黏土干裂隙形成与发展作用机理。研究结果表明:与未污染土相比,柴油污染土干裂隙发育较缓慢,且含油率越高,发育越慢;裂隙平均宽度和面裂隙率均随含油率增加而逐渐减小;柴油进入土中会抑制较长裂隙的发展,形成较短的干裂隙,裂隙的开裂程度随含油率增大而降低;干裂隙的分形维数随含油率的增加而减小,分形维数越小,裂隙越不发育;土颗粒间的油膜表面张力和柴油高分子油链作用使得粉质黏土的黏聚力增强,抗拉强度增大,干裂隙发育程度低。     

孔隙比对土体动力特性参数的影响-以豫东平原粉土为例

孔隙比是粉土重要的物性参数,影响着粉土的动力特性参数,进而影响到粉土场地的动力稳定性评价.为分析豫东平原粉土孔隙比对动力特性参数的影响规律,利用固定自由型共振柱测试仪,对取自豫东平原地区的粉土进行重塑共振柱试验,研究不同固结压力下粉土孔隙比对动剪切模量和阻尼比的影响.研究发现:不同孔隙比粉土动剪切模量随动剪应变的增大存在相同的衰减趋势,不同孔隙比粉土阻尼比随动剪应变的增大存在相同的增长趋势;固结围压一定时,粉土动力特性参数随孔隙比的增大而降低;在相同试验条件下,小孔隙比粉土的最大动剪切模量大于大孔隙比粉土的最大动剪切模量;用线性函数能较好地拟合粉土最大动剪切模量与孔隙比之间的关系.研究提出了适用于豫东平原粉土的动剪切模量比和阻尼比拟合函数及参数值,为粉土场地动力稳定性评价提供依据.     

长春地区粉质黏土融沉性质及影响因素试验研究

粉质黏土是一种对温度极其敏感的土,在季节性冻土区通常会产生较大的融沉变形,给道路、铁路等建构筑物造成严重破坏。长春地区土层以粉质黏土最为普遍,由于纬度、海拔、气候等原因,这里的粉质黏土融沉性与其它地区的有所不同,其影响因素的影响程度也有所不同。本文以长春地区粉质黏土为研究对象,通过对原状土样进行融沉压缩试验、冻胀试验和导热系数试验,分析了融沉系数与各因素之间的关系,提出了融沉系数经验公式,并采用灰色关联理论分析了各影响因素对融沉系数的影响程度。结果表明：①融沉系数随含水率、超塑含水率增大而增大,随干密度、烧失量增大而减小,其中可塑性影响最大;②融沉性与冻胀性呈显著正相关,冻胀率和冻胀压力越大,融沉系数越大;③粉质黏土融沉系数随深度的增大而增大,最大值出现在9～12m区间内;④长春地区粉质黏土的最优干密度为1.625g/cm_³;⑤根据灰色关联分析结果,长春地区粉质黏土各影响因素对融沉性的影响顺序由大到小依次为塑性指数、干密度、含水率、超塑含水率、导热系数、冻胀率和冻胀压力。在实际工程中可采取控制最优干密度或调整级配的方法来提高地基土或回填土的密实性,研究结果可为长春地区进行公路、铁路、地铁深基坑、建筑基础施工等提供科学依据与理论参考。     

无锡地区不同埋深粉质黏土加载流变试验研究

针对无锡地区③2层、⑥2层粉质黏土,通过设置主应力轴位于水平方向和竖直方向,研究分析不同埋深粉质黏土在不同固结方式、加载方式下的流变特性,并推导了三轴应力状态下的广义Kelvin模型和Burgers模型流变方程,以Burgers模型对试验结果进行了拟合,拟合效果较好.研究分析表明：埋深相同的粉质黏土流变变形速率随偏应力的增加而增大,但当偏应力增加到一定值时流变时间很短,没有流变变形保持阶段;相同类型的土体,埋深较大的流变变形速率、流变阈值较大,流变变形趋于稳定的时间较短;受土体各向异性的影响,流变模型参数随加载方式的不同而不同,但各模型参数均随围压的增加而增大.     

深圳老街地铁车站自由场地地震动力特性数值分析

目的探讨场地类别差异对峰值加速度和反应谱卓越平台值的影响.方法建立深圳某地铁车站自由场地动力有限元数值模型,采用Lanczos特征值法提取自然频率与振型,通过Newmark逐步积分方法,求解考虑几何和材料非线性的动力平衡方程,并在此基础上,针对地震力作用下自由场地,进行了动力固有特性和动力响应时程分析.结果该场地在以淤泥质土、砂质黏土为主软土层内,频宽变窄,极值谱幅增大,6Hz以上高频成分谱值显著减弱,频谱分布呈现典型的软土双峰特征;在以粗砂、人工填土为主的土层双峰特征变弱,卓越平台幅值增大.结论该自由场地地震动频谱和加速度谱呈现出低频放大、高频过滤典型中软场地地震动特征.     

北京地区土层剪切波速与埋深之间的相关性分析

剪切波速是土体重要的动力学参数之一。以收集到的北京地区地震安全性评价报告中实测剪切波速资料为依据,进行统计分析;利用幂函数作为回归模型,给出该地区包括黏土、粉质黏土、粗中砂、粉细砂和粉土五种常见土类剪切波速与埋深之间关系的推荐模型;并和全国范围内常规土类的回归模型及《构筑物抗震设计规范(GB50190—2012)进行对比。利用两个不同场地实例对比验证了回归模型的可行性。结果表明:①区域内各常见土类(除人工填土外)剪切波速与埋深间存在联系,且离散程度随埋藏深度增大而增大;②推荐模型除Ⅱ类场地细砂土表现略差于刘模型外,其余土类均较为接近实测数据;③区域性对剪切波速与埋深之间的相关性存在影响。     

循环荷载下结构性黏土的动力特性试验研究

天然沉积黏土大多具有结构性,我国沿海地区广泛分布着深厚的软黏土层,沿海地区的机场、高速公路、地铁等大型交通工程都建在软黏土地基上。天然软黏土由于结构性表现出与重塑土不同的工程性状,通过开展湛江原状黏土和重塑黏土的循环三轴试验,对循环荷载作用下湛江黏土的动变形、动强度和动孔压特性进行系统性的试验研究。结果表明,结构性黏土在循环荷载作用具有脆性破坏特征,固结压力增长造成的土体结构破坏对天然黏土动力特性的影响较大,随着固结压力增大,原状黏土的动力变形特性逐渐趋于重塑土,原状土和重塑土在不同围压下的动强度曲线差异性十分明显,且结构性某种程度上抑制了原状土的动孔压发展。     

粉质黏土替代膨润土改性泥浆配比试验

为解决土压平衡盾构及车站基坑开挖过程中产生大量废弃粉质黏土的现状,提出一种利用废弃粉质黏土调制泥浆改良盾构渣土的新方案。以沈阳地区粉质黏土为研究对象,通过添加不同的外加剂对粉质黏土泥浆进行改性,研究泥浆土水比、外加剂种类及掺量变化对改性泥浆的漏斗黏度、酸碱度、滤失量和胶体率的影响。通过扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)研究了粉质黏土泥浆的微观改性机理。结果表明：纯粉质黏土泥浆自身稳定性差、泌水量大,无法有效改良渣土;碳酸钠和焦磷酸钠对粉质黏土泥浆的改性效果较好,合理掺入量为1%～3%;改性后的粉质黏土泥浆可有效改良砾砂地层渣土的塑流性,合理粉质黏土泥浆土水比为9∶11、焦磷酸钠掺量为3%,注入比为24%～28%。研究结果验证了粉质黏土泥浆用作盾构渣土改良剂的可行性,为废弃粉质黏土再利用提供了新思路。     

真空动力固结加固吹填土地基的试验

结合河北省某大面积吹填土地基处理工程,对真空动力固结在加固含饱和粉质黏土夹层的吹填土中的工艺参数进行了现场试验研究.通过对加固过程中超静孔隙水压力、深层沉降、强夯工艺参数等的分析研究,探讨了真空动力固结应用于含淤泥质粉质黏土夹层吹填砂土的加固机理.试验研究表明,真空动力固结处理吹填土地基取得了良好的加固效果,可为类似工程提供借鉴和指导.