含倾斜砂土夹层的人工岛地震液化灾害分析

强地震易造成地基中倾斜砂土夹层液化后产生永久变形和位移,并诱发流滑现象,进而对上部结构产生严重破坏.基于FE-FD耦合有限元方法,综合考虑倾斜砂土夹层的坡度、厚度、埋深以及海水水位因素,对某近海人工岛二维结构模型进行了数值模拟分析.结果表明:砂土层的坡度、厚度、埋深以及水位因素对人工岛的地震液化灾害有着不同程度的影响,其中坡度的影响最显著,而水位的影响最不明显,特别是水位对超孔隙水压力增长的影响非常小.人工岛的侧向扩展是在地震过程中饱和倾斜砂土夹层完全液化被触发后才得以发生,而且是在地震作用过程中某段时间内沿液化层斜面的有限滑动,其灾害程度比水平砂土层液化造成的破坏要大得多,而且易造成岛体不均匀沉降,对护岸造成严重破坏.该分析结论可为近海岸工程地震液化灾害评价分析提供参考依据.     

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.     

地震作用下沉管地基砂土液化可能性研究

地震时饱和砂土的液化造成了许多建筑物的破坏,规划中的京沪高速铁路南京上元门越江工程穿越Ⅶ度地震区,如果采用隧道方案,由于隧道洞身及洞底主要穿越粉细砂层,在地震作用下极易液化.针对上元门地区的具体情况,分析了地震作用下地基的液化机理,通过理论计算和分析试验数据给出了地震作用下沉管隧道3个典型断面的地基砂土液化深度.指出覆盖层较薄的江中段砂土液化深度将达到隧道底下1.5m处,可能造成隧道地基整体失稳,需进行加固处理,本文结论可为沉管的设计施工提供参考.     

地基液化对边坡稳定影响的动力固结耦合分析

针对饱和砂土地基上边坡的动力离心模型试验,应用固液耦合动力有限元方法研究了可液化地基上边坡的地震响应,重点分析了地基发生的液化对边坡加速度、变形和稳定的影响规律。结果表明,在坡前水平地基内孔压增长较小,边坡下部地基内孔压增长较大;饱和地基液化导致坡脚和坡顶位移较大;饱和地基和坡脚液化导致的边坡大变形对边坡稳定性有较大影响,液化是导致边坡失稳的主要原因。     

可液化土层的位置对土层-地下结构地震反应的影响

为了研究不同位置的液化土层对地下结构地震反应的影响,采用PL-Fin土体液化本构模型,使用FLAC3D进行了研究,总结了液化土层发生液化大变形时刻液化区分布、孔隙水压力与超静孔隙水压力比变化规律及差异、地下结构的位移及差异沉降规律,并与非液化场地下的地下结构地震反应进行了对比.主要结论有:当结构底部存在液化土层时,引起的结构位移最大,使结构下沉;结构两侧的土体液化会引起结构上浮,并使侧墙水平向向层间位移和顶底板竖向层间位移增加;结构整体位于液化土层中时,土体位移、结构位移和结构层间位移差都不是最大值,仅研究结构整体位于液化土层的规律存在不足;结构周围、两侧、底部、底部45°位置、左右两侧和底部45°位置以及底部和底部45°位置存在液化土层(B+C)位置共计6种工况下结构顶板y向层间位移变化规律基本一致,但车站不同位置存在液化土层,土层液化的反应和对结构的影响存在一定差异;液化大变形发生在孔隙水压力和超孔压比突增后的1~3s后,因此可由孔隙水压力和超孔压比的突变判断是否发生液化大变形.     

饱和层状砂土三轴液化试验

为了研究具有层状结构的饱和砂土液化时孔隙水压力的发展规律，利用GCTS-STX-050气动三轴测试系统对层状饱和砂土进行等幅应变控制下的液化试验研究，分析了试样中不同粉粒夹层厚度、位置及分布层数对液化影响.试验结果表明，试样液化所需的循环加载次数与粉粒夹层的厚度呈非线性关系，存在一临界厚度使得循环加载次数最大;粉粒层能够有效地阻碍细粒层产生的超孔隙水压力的传递，而细粒层对粉粒层产生的超孔隙水压力阻碍效果不明显;相同厚度下，粉粒夹层两层分布较一层分布对超孔隙水压力的阻碍作用更加明显.试验结论可为地震作用下具有层状结构的饱和砂土液化规律的探索提供一定的参考依据.     

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.     

FLAC~(3D)的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析

针对露天矿边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用FLAC3D软件对宝日希勒露天矿南帮52剖面边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析,结果表明:南帮边坡失稳时,边坡变形失稳虽以剪切作用为主,拉伸破坏也相伴发生,坡顶起主要作用.坡体在自身重力与地应力影响下,内部发生以剪切为主的破坏,边坡整体的潜在破坏面形成,边坡坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动.     

井点降水法处理可液化地基的振动台试验

减饱和法是近年来提出的一种可液化地基处理方法,其基本原理是通过工程措施减小饱和砂土地基中的饱和度,将饱和砂土地基变成不饱和砂土地基,从而提高地基的抗液化强度,减轻地震时产生的液化震害。该文利用井点降水法,在砂土地基中布置排水管,考虑排水管的竖向布置、水平布置、倾斜布置以及联合布置,对井点降水法的抗液化效果进行了振动台模型试验。实验结果表明:排水管水平布置产生的超孔隙水压最小,抗液化效果最好;竖直布置次之;倾斜布置抗液化效果最不明显。在实际应用过程中,可以定期进行地基土体的排水作业,从而提高可液化地基的抗液化能力。     

碎石桩复合地基抗液化初步探讨

饱和砂土及粉土地震液化问题是岩土地震工程中一个重要的研究课题。在多种可行的防治液化措施中,最普遍的方法是采用碎石桩复合地基。结合碎石桩复合地基对碎石桩的密实、排水减压和减震作用做评述。     

上覆黏土层条件下考虑空间变异的砂土地基地震液化可靠度研究

基于FLAC3D有限差分软件,对上覆黏土层的砂土地基地震液化响应动力可靠度进行研究,建立了黏土-砂土地基平面应变模型,通过模拟土体剪切模量的空间变异性,利用蒙特卡洛模拟方法并结合生成的非高斯随机场评估液化区面积、超孔隙水压力和地表位移,研究了不同剪切模量变异系数(COV)对地基地震液化可靠度的影响。结果表明：剪切模量变异系数越大,液化范围缩小越困难,液化范围峰值的分布范围越分散;地表水平位移和地表最大差异沉降均随剪切模量变异系数的增大而增大。     

非线性准则下多孔岩土体弹塑性变形推导与数值模拟

基于临界状态塑性模型,针对多孔岩土材料,从非线性的弹性本构方程出发,对其率形式进行积分求解,得到弹性行为下切线应力-应变模量的表达式;在此基础上,引入一致性系数,对非线性准则下弹塑性变形本构方程的增量形式进行应力积分求解;编制大型有限元计算程序以及积分求解核心算法程序,再现饱和砂土边坡液化的形成过程。研究结果表明:在边坡局部剪切带即将形成的区域,孔隙水压力明显增大,而且沿着剪切带的外法线方向向外流动;在远离剪切带区域,水压力分布较均匀,且流动方向趋于水平;根据液化发生准则,得到了边坡发生液化的滑动面。     

饱和砂土液化过程探讨

根据饱和砂土地层地震液化现象及饱和砂土动力学试验所观察到的现象,从砂粒-孔隙水两相介质相互作用的角度出发,研究了饱和砂土在振动荷载作用下的液化过程和机制.研究结果表明,饱和砂土受振,砂粒相对滑动并重新排列,孔隙率降低,孔隙水受压产生超静孔隙水压力并不断增大,部分孔隙水挤出渗流,隙水渗流对砂粒产生渗流压力.渗流压力与超静孔隙水压力迭加,形成的上托力等于或大于砂粒水中重力时,砂粒在隙水中处于悬浮状态.此时,饱和砂土宏观上表现为液态.为此,根据下沉砂粒与向上渗流孔隙水之间相对运动过程中的动力作用特征,建立了描述饱和砂土液化过程的模型和液化判据.     

冻土覆盖下液化场地桩基地震响应的振动台试验研究

利用振动台进行了在地震激励下冻土、可液化砂土与钢管桩之间的相互作用模拟试验研究.试验设计柔性模型箱装填土体以模拟边界影响,通过配比试验制备混凝土砂浆模拟上覆冻土层,采用饱和砂土作为液化土,利用顶部附加集中质量的方法模拟钢管桩的惯性荷载.试验过程中选取调幅地震波模拟地震激励,通过实时测量桩的应变、桩/冻土位移和砂土内的孔隙水压力等方面的数据,分析冻土层覆盖下砂土的液化情况和与之对应的桩基动力反应情况.试验结果显示:在地基液化发生前,冻土层可以给桩基提供一定的侧向约束,有利于提高其承载力并抑制其侧向变形;然而一旦出现液化,冻土层则可能增强地基液化的趋势,导致桩基承载性能下降.     

土坝地震孔隙水压力产生、扩散和消散的有限单元法动力分析

本文将地震产生的振动孔隙水压力与土坝和地基的变形和固结紧密结合起来,将振动孔隙水压力引入著名的皮奥(Biot)方程式中,用等参数有限单元法联立求解位移和残余孔隙水压力;提出了一种适用于土坝和地基动力分析的非线性二维有效应力分析方法.采用该法,不仅可以计算地震动应力、动应变、加速度,而且可以计算地震期和地震结束后的孔隙水压力增长、扩散、消散、液化的发生发展过程、土的残余体积变形及其随着时间的变化.文中以加权剩余值法为基础,进行了详细的有限单元法分析与公式推导.作为算例,文末给出了在地震作用下辽宁盖县石门土坝的计算结果.     

考虑地基液化后大变形的桩-土动力相互作用分析

地基液化后的侧向变形是导致桩基础震害的主要原因之一。该文给出了1995年日本阪神地震中水平地基液化后的侧向大变形对桩基础破坏作用的调查结果;在能统一描述饱和砂土液化前后尤其是液化后的大剪应变响应的本构模型的基础上,采用Penzien简化法建立桩一土相互作用计算模型,对该震害实例进行了计算分析。分析结果表明,考虑地基液化后剪应变分量的桩基础变形的计算值和实测值符合较好,液化后的剪应变分量控制着桩基础的残余变形。     

小金县阿龚坪滑坡成因机制及稳定性分析

阿龚坪滑坡是滑坡堆积体在土体内部滑动的小型牵引式土质滑坡。前缘修筑公路开挖坡脚形成临空面,在强降雨的诱发作用下,滑坡前缘首先发生表层滑塌,前缘推移,致使后缘产生拉张下错变形,严重威胁坡脚居民的生命财产安全。根据已有变形破坏特征,对该滑坡的成因机制及稳定性进行了分析,并据此提出"滑坡底部及中部公路内侧抗滑桩+滑塌区坡面格构护坡"的治理措施。     

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.     

剪切历史对砂土液化特性影响的模型试验系统

介绍了一种研究剪切历史对砂土液化特性影响的模型试验系统.通过倾斜模型箱,利用重力在倾斜方向上的分量给模型试样施加不同大小的预剪切应变.将模型箱恢复至水平状态,利用小型振动台加振使砂土达到液化状态,同时通过量测系统采集模型试样内部的超孔隙水压和加速度数据,对砂土的液化特性进行分析.试验结果表明,具有剪切历史的砂土在振动过程中超孔隙水压上升幅值更小,说明剪切历史可以增强模型地基的液化抵抗能力.     

静力触探在密实厚砾砂层中的应用

静力触探能直观的反映地基土在水平方向和垂直方向的变化,确定地基土的承载力和变形模量等指标,通过静力触探成果预估单桩承栽力,判别桩基沉桩的可能性、砂土的密实度及其在地震作用下的液化可能性。静力触探具有施工工期短及成本低等优势。在岩土工程勘察中得到广泛的应用。本文分析了静力触探在密实厚砾砂层中应用时所遇到的问题,提出了合理的施工建议。