砂土地震液化判别及碎石桩加固设计参数优化

本文运用FLAC3D作为计算工具对江苏某滩涂匡围工程的天然地基和采用碎石桩加固的复合地基进行动力反应分析,探讨了砂土地基在地震作用下的孔隙水压力的变化和碎石桩桩长、桩间距、桩径等设计参数对消散动孔隙水压力、控制液化的影响.分析结果表明:超孔压比可以作为地基土液化的判别依据;为满足碎石桩的抗液化性能和工程经济性要求,可采用长短桩间隔布置、控制桩间距以及不同桩径相结合等措施.本文取得的成果可为同类工程的设计建设提供参考.     

福州市橘园洲防洪堤有限元液化分析研究

针对福州市橘园洲防洪堤的K4+000断面和K6+260断面的饱和砂基进行液化稳定分析,采用动剪应力对比法进行液化判别.地震剪应力采用考虑动孔压的上升对动剪切模量的修正作用的三维二相非线性有限元法计算,抗液化剪应力采用动力试验确定相应的参数引入经验公式进行修正计算,得到了各断面下的液化分布图.     

大型贮灰坝动力反应及液化分析

通过对某石化企业热电厂贮灰场粉煤灰的静力和动力三轴试验,分析了粉煤灰固结排水条件和固结不排水条件下的应力-应变关系、动模量与动应变关系和液化应力比与破坏振动次数关系.同时应用有限元软件ANSYS对加高后的贮灰坝进行了静力分析,以及在Park Field波作用下尾矿坝的动力反应,并采用应力对比分析方法对该贮灰场进行了液化分析,说明相对密度对液化区面积有很大影响,相对密度越小,液化区越大.因此控制粉煤灰的相对密度对贮灰坝的液化稳定是非常必要的.     

尾矿坝加高渗流和液化稳定性分析

 尾矿库加高扩容,需对尾矿坝进行稳定性评价。依钻孔资料,结合加高设计方案,建立尾矿坝地质模型。对洪水及地震作用双重工况下,应用强度折减法进行了尾矿坝渗流稳定性、静力稳定性和动力液化稳定性计算。结果表明,浸润线没有从坝坡出溢,渗流稳定。从坝体动力反应及液化结果得出该坝是动力稳定的,安全系数满足规范要求。本研究基于有效应力原理,结果对尾矿坝渗流、静力及动力稳定性评价方面有一定的借鉴意义。     

振冲动力法加固地基的机理

从振冲动力原理出发,研究了振冲动力加固地基的瞬时过程中的波动理论,根据有效应力原理和土体中的应力－应变关系导出了振冲作用产生的波动方程,依据土力学和土动力学原理,研究了振冲动力作用下土层中超静孔压积累的规律－超静孔压积累微分方程和定解条件,研究结果表明振冲动力作用使得超静孔隙水压力波动上升,孔压波动上升与振动的频率有关,利用这一成果可计算土层的液化深度和强夯法进行抗震处理的加固深度,同时讨论了振冲动力作用时瑞雷波的影响。     

核电防波堤地基的有效应力法液化及变形分析

针对田湾核电防波堤工程,利用FLAC3D有限差分程序对其进行液化及变形分析.通过施加两种不同的地震加速度峰值进行动力计算分析,得出防波堤地基在不同部位的超孔压比值以及有效应力值的大小,据此判断砂土地基的液化特点以及液化区域.计算结果表明:砂土层较厚的区域超孔压比值接近于1,有效应力趋近于0,液化现象严重.最后基于液化的结果,提取动力计算结束后的变形云图,总结防波堤的震后残余变形规律.     

滩涂匡围区地基土体地震液化分析

运用FLAC3D软件,通过应力场和渗流场的耦合分析,模拟了条子泥滩涂围区南排水闸地基土在动力作用下的孔压积累直至土体液化的全过程.研究进一步证实了在地震作用下,土体孔隙水压力上升,有效应力下降,导致土体的液化的基本规律.结果表明:根据该地区的地震烈度,在地震作用下深层土体并不会发生液化,采取适量必要的加固措施即可.研究方法和成果可以为类似工程提供技术支持.     

堤坝砂土地基液化的数值模拟

基于足立－岗循环弹塑性模型和固液两相介质耦合的有效应力反应分析方法,数值模拟分析了模型试验中的堤坝及其砂土地基,揭示了幅值为0.1g和0.2g正弦波动荷载下提坝的动力反应过程,并与振动模型试验的结果进行了比较分析。结果表明,该反应分析方法能够合理求得土体中孔隙水压力,有效应力,加速度变化过程以及堤坝的沉降变形。     

循环荷载作用下碎石桩加固液化地基试验研究

应用简易振动台和叠层剪切变形模型箱,进行了循环荷载作用下碎石桩加固液化地基试验研究,试验分析了碎石桩的加固效应,并着重分析了碎石桩的排水效应.复合地基模型采用三角形及矩形两种方案加固细砂土液化地基,试验结果表明:无论是矩形加固方案还是三角形加固方案,碎石桩均有效地防止了地基液化,并且激振结束后,碎石桩加速了孔隙水压力的消散.     

竖向荷载作用下复合桩加固液化土沉降分析

为进一步研究复合桩加固液化土在地震荷载作用下桩体沉降变形,利用振动台对钢管—碎石桩加固的复合地基模型在不同荷载作用下进行对比试验。施加0 kg、0.5 kg、1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg、2.5 kg六组竖向荷载下,对复合桩加固模型振动过程中不同埋深处超静孔隙水压力和地基沉降进行对比分析,揭示钢管—碎石桩复合加固模型超静孔隙水压力、沉降随荷载的变化规律。结果表明:同一竖向荷载下埋深越大孔隙水压力越大,孔隙水压力的峰值也越大;不同竖向荷载下,不仅随着荷载增大超静孔隙水压力峰值变大,而且超静孔隙水压力随荷载增大消散明显加快,说明竖向荷载作用加速了碎石桩排水功能;施加不同荷载,桩体沉降均随振动时间先缓慢增加又急速增大最后趋于平缓,竖向加荷1.0 kg成为突变点;随着碎石桩的排水,孔隙水压力逐渐消散,土体变密,超静孔隙水压力减小,液化土强度增强,桩周土体对桩约束力增强,桩体的沉降量减小。说明荷载作用下钢管—碎石桩加固复合地基对预防土体液化和提高地基承载力效果明显,并得出沉降量随时间变化的曲线方程,为今后复合桩加固液化土地基的应用提供一定参考。     

南水北调中线工程砂土地震液化和变形破坏动力数值分析——以漳河河漫滩段为例

砂土液化问题一直是土动力学与岩土地震工程研究领域的重要课题之一.基于南水北调中线一期工程总干渠漳河河漫滩段工程,通过现场和室内试验获取岩土体的动力学参数,利用岩土数值分析FLAC3D软件,砂土本构模型选为Finn模型,输入近场地邯郸台记录的实际地震波,对渠基砂土地震液化和渠道变形破坏特征进行了动力数值分析.结果表明,在地震作用下,超静孔隙水压力最大值位于渠堤底部砂土层中,但渠堤底部砂土层由于初始应力较大,其孔压比不高,不会发生液化;在渠道底部以及渠堤外侧坡面平台至坡脚局部区域土体虽然超孔隙水压力较小,但有效应力小,超孔压比反而大,砂土层发生了液化;在地震作用下变形主要发生在渠堤和浅层地基土里,具有对称性;渠堤边坡的变形破坏主要表现为在渠堤顶面发生震陷和拉裂破坏,在坡脚处发生水平侧向流动和挤压隆起变形.计算过程中,在渠堤及地基的不同位置设置监测点,得到了地震作用过程中不同位置处超孔隙水压力、有效应力和位移的动态变化规律.通过剪应变增量判断,在地震力作用下渠堤及地基中形成了贯通的剪切滑动面,易发生整体滑动破坏.研究成果对南水北调砂土液化特性的认识和防治有一定的意义.     

重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究

对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70m高的中低坝,地基作用可以不用考虑.     

碎石长桩与水泥土短桩复合加固液化土的孔压比变化规律探讨

通过碎石长桩与水泥土短桩复合加固液化土振动台试验,研究了未加固和复合加固的模型地基在振动过程中的超静孔隙水压力和孔压比的变化过程,结果表明加固过的地基能够明显抑制深层和中层土体液化的发生,揭示了碎石长桩与水泥土短桩复合对液化土的加固机理,研究成果可为以后在实际工程中的应用提供一些参考依据。     

基于CPTU测试的共振密实法加固可液化地基效果评价

为了评价共振密实法加固可液化地基的效果,对宿(迁)新(沂)高速公路某15m厚粉土地基场地采用可变频振动桩锤和自行研制的十字形振动杆进行处理,并进行孔压静力触探(CP-TU)测试.在应用CPTU测试进行液化判别的基础上,利用分析得到的相对密实度、有效内摩擦角和压缩模量等场地土性参数和抗液化性能变化对处理效果进行定量评价,...     

群桩基础后压浆地震动力响应研究

针对黄土与砂土在地震作用下发生液化、丧失承载力的问题,将后压浆用于土体抗液化,建立3×3群桩三维模型,研究群桩基础在不同峰值加速度El Centro地震波与上部均布荷载共同作用下的动力响应,并分析了后压浆对黄土与砂土抗震性能的影响。研究结果表明：在0.3g El Centro地震波作用下,黄土与砂土层大部分区域土体液化。黄土与砂土层经压浆加固后,群桩基础承载力提高4.87%;土体在地震波作用下以整体平动位移为主;土体加速度得到不同程度的降低;土体加固范围内的桩身动弯矩峰值较压浆前增大;桩身弯矩最值点上移;桩土应力分担比改变。     

波浪作用下黄河口埕岛海域海床非均匀液化研究

给出了一种风浪作用下基于静力触探试验资料海床非均匀液化计算的方法.由于土性的非均匀性,土体液化在空间上存在差异性.首先讨论黄河口埕岛海域海床土质在空间上的非均匀性,然后基于静力触探试验数据建立风浪作用下液化计算模型,计算土体液化在空间上的非均匀性.通过研究表明,海床液化不一定从表面开始,往下扩展,而是容易出现在软弱层中.土性水平向上的非均匀性,导致不同区域的液化深度存在差异,埕岛海域在10级风浪作用下液化深度可达3.6~5.0 m.在水动力和重力作用下,土体液化失稳后可形成凹凸不平的地貌现象.     

隧道可液化场地围岩液化势评判及有限元分析

目的为对隧道围岩抗震性能进行准确有效评价,研究地震作用下可液化地基震动液化对地下隧道震害规律影响.方法基于总应力法对隧道可液化围岩进行液化势的判别和有限元分析,采用NCEER建议的动剪应力液化判别简化方法,分析隧道尺寸、衬砌厚度、隧道埋深及剪切波速对可液化围岩震动液化势的影响.结果改变隧道尺寸和衬砌厚度对土体加速度影响不大,而隧道埋深对土体液化势指数影响较大,增大隧道埋深则围岩不易发生液化.结论可液化场地隧道建设时应考虑增大埋深从而减小土体液化后产生的破坏.     

波浪作用下管线-海床模型动态响应及液化

基于Biot动力方程,利用COMSOL多物理场有限元计算软件构建了波浪-海床-管线动力响应的计算模型,模拟了一阶斯托克斯波作用下管线周围土体孔压和有效应力分布情况,对海床土体的液化情况进行判断,研究了波浪诱发海床液化及管线失稳的机理.研究过程中采用Partly dynamic动力方程(u-p模式).在Partly dynamic模型中,将海床视为多孔弹性介质,并且将孔压和位移视为场变量,考虑土体位移加速度,忽略孔隙流体惯性项的作用.模型得到验证后的参数研究表明:土体渗透系数、饱和度以及管线埋深、波高等参数对海床的孔压和有效应力影响显著.     

饱和砂土地基上边坡地震动力离心模型试验研究

地震液化导致地基土体强度丧失往往对土工建筑物安全造成严重威胁.为借助动力离心模型试验研究地震液化对边坡稳定性的影响,该文采用粘度50cs的硅油作为孔隙流体,通过二步抽真空法制作具有饱和地基的边坡模型,利用不规则任意波作为地震输入进行动力离心模型试验,研究了饱和地基边坡的动力响应、动孔压变化以及坡底液化和滑坡等规律.试验表明:地震中超静孔压有明显增长,地震结束后超静孔压逐渐消散;边坡不同位置超静孔压比明显不同;饱和地基部分液化导致边坡刚度减小和土体阻尼增大从而使边坡土体的加速度明显减小.     

内置垫板加强T型管节点在平面内弯曲荷载作用下的静力强度研究

利用有限元分析软件ABAQUS对平面内弯曲荷载作用下内置垫板加强T型圆钢管节点的静力强度进行研究.有限元模型的有效性和准确性用T型圆钢管节点的实验结果验证通过之后,运用欧洲规范中提出的在平面内弯曲荷载作用下未加固T型圆钢管节点的承载力计算公式计算了20个未加固的T型圆钢管节点的静力强度,并运用提出的有限元模型计算了相应的320个涵盖不同节点几何参数和垫板几何参数的内置垫板加强的T型圆钢管节点模型的静力强度,对比加固与未加固节点的静力强度,详细分析了垫板几何参数对静力强度的影响和失效模式,结果表明垫板长度参数的改变对加固后的T型圆钢管节点的静力强度的影响不大,垫板厚度参数对静力强度的提高大致成线性影响.