饱和砂土液化与稳态强度

合集下载

砂土液化的判别及处理建议

砂土液化的判别及处理建议

砂土液化的判别及处理建议前言:本文就目前的国内外的研究成果和实验方法作了一个总体的概括,指出现阶段对砂土液化研究中存在的一些问题。

并对砂土液化问题研究的趋势提出了一些观点。

饱和的松散砂土在动荷载作用下丧失其原有强度而急剧转变为液体状态,即所谓振动液化现象。

这种振动液化现象是一种特殊的强度问题,它以强度的大幅度骤然丧失为特征。

砂土地层液化使得地基失效从而导致房屋开裂。

因此判断砂土地基与否以及对可能液化砂土地基进行处理,是非常有必要的。

1 振动液化的机理和影响因素1.1 饱和砂土的液化机理饱和砂土是砂和水组成的两相复合体系——砂粒堆积成土的骨架,而砂粒孔隙间充满了水。

饱和砂土的液化机理有三种:(1) 砂沸是指当一个饱和砂沉积体中的孔隙水压力由于地下水头变化而上升到等于或超过它的上覆有效压力时,该饱和砂沉积体就会发生上浮或“沸腾”现象,并且全部丧失承载力。

(2) 流滑是饱和松砂的颗粒骨架在单程或剪切作用下,呈现出不可逆的体积压缩,在不排水的条件下,引起孔隙水压力增大和有效应力剪小,最后导致“无限度”的流动变形。

(3) 循环活动性主要曾被发现于相对密度较大的(中密以上到紧密)饱和无粘性土的固结不排水循环三轴或循环单剪和循环扭剪和循环试验中[1]。

为了浅显地说明问题,假定振前砂土骨架是一些均匀圆颗粒砂堆积成的松散结构,如图1-a所示,当其受到水平方向的动剪应力作用后,显然,土骨架由不稳定的堆积状态趋向稳定的堆积状态,颗粒靠紧,体积缩小,如图1-c。

在由松变密过程中,孔隙间充满的水在振动中受颗粒挤压,短时间内无法排出,故瞬间孔隙水压力上升,颗粒间有效压力减小,砂粒间相互脱离接触,处于悬浮状态,原来的砂水复合体系变为砂水的悬液体系。

通常地基内部的砂层首先发生液化,随之在砂层内产生很高超静水压力,为了消散水压力,在一定条件下就会引起地下水自下向上的渗流。

当水在上覆土层的渗流水力梯度超过流线上的临界水力梯度时,原来在振动中没有液化的上覆土层,在渗透水流作用下发生浮扬现象,也产生了“液化”,上涌的水带着砂粒冒出地面,即“喷水冒砂”现象。

砂土地震液化总结

砂土地震液化总结

砂土地震液化总结砂土液化是指饱和砂土在地震,动荷载或其他外动力作用下,砂土受到强烈振动后,致使土体丧失强度,土粒处于悬浮状态,造成地基失效的作用或现象。

砂土液化可能引起的工程地质问题有涌砂、地基失效、滑塌、地面沉降及地面塌陷等。

一、砂土地震液化机制1.砂土液化的机理饱和砂土在地震力作用下有颗粒移动和变密的趋势,对应力的承受由砂土土体骨架转向水,由于砂土渗透性不良,孔隙水压力逐渐累积,有效应力下降,当孔隙水压力累计至总应力时,有效应力为零,土颗粒在水中处于悬浮状态。

2.砂土液化的影响因素影响砂土地震液化的因素包括内因饱和砂土和外因地震作用两方面。

其中饱和砂土包括土体类型和性质以及饱和砂层的埋藏条件。

地震作用指地震强度和地震持续时间。

(1)土体类型和性质以以砂土的相对密度Dr以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。

(如表1所示)表1 影响砂土地震液化的因素之土体条件因素指标对液化的影响颗粒特性粒径平均粒径d50细颗粒较容易液化,平均粒径在0.1mm左右的粉细砂抗液化性最差级配不均匀系数C u C u越小,抗液化性越差,黏性土含量愈高,愈不容易液化形状圆粒形砂比棱角形砂容易液化密度相对密实度D r密度愈高,液化可能性愈小渗透性渗透系数K 渗透性低的砂土易液化结构性颗粒排列胶结程度均匀性原状土比结构破坏土不易液化,老砂层比新砂层不易液化压密状态超固结比OCR 超压密砂土比正常压砂土不易液化(2)饱和砂层的埋藏条件包括地下水埋深,砂土层上的非液化黏土层厚度。

表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件因素指标对液化的影响上覆土层上覆土层有效压力上覆土层愈厚,土的上覆土层有效压力愈大,愈不容易液化静止土压力系数k0排水条件孔隙水向外排出的渗透路径长度液化砂层的厚度排水条件良好有利于孔隙水压力的消散,能减小液化的可能性边界土层的渗透性地震历史遭受过历史地震的砂土比未遭受地震的砂土不易液化,但曾发生过液化又重新被压密的砂土却易重新液化(3)地震强度指实测地震时最大地面加速度,计算在地下某一深度由处于地震而产生的实际剪切力,再用以判定该深度处的砂层能否液化。

沙土液化分析

沙土液化分析

浅析砂土液化1.砂土液化的概念砂土受到振动时,砂土间隙中的水会被排出。

若是砂土体的透水性不行,孔隙水不能及时排出,必然引发孔隙水压力上升,那么砂土的有效应力会随之降低,直至为零,于是砂土就会悬浮于水中,现在砂土的抗剪强度τf与抗剪刚度G几乎都等于零,土体处于流动状态,这确实是砂土液化现象。

砂土液化形成机制包括两个进程:振动液化和渗透液化砂土是一种散体物质,它要紧依托颗粒之间的摩擦力经受外力和维持本身的稳固,而这种摩擦力要紧取决于颗粒之间的法向应力:τ=σtanφ。

在振动作用下,饱和砂土发生液化,土颗粒间有效应力减小而孔隙水压力增大,那么τ=(σ−u0)tanφ=σ/tanφ/式中σ/表示有效应力;φ/表示有效内摩擦角。

水是一种液体,它的突出力学特性是体积难于紧缩,能经受极大的法向应力,但不能经受剪应力。

饱和砂土由于孔隙水压力u0作用,其抗剪强度将小于干砂的抗剪强度。

若是砂土透水性不良而排水不通畅的话,那么前一周期的排水尚未完成,下一周期的孔隙度减小又产生了,因排除的水来不及排走,而水又是不可紧缩的,于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。

Δu为因振动而产生的剩余孔隙水压力,u为总孔隙水压力,现在砂土的抗剪强度为:τ=(σ−u0−∆u)tanφ显然,现在砂土的抗剪强度将更低了。

随着振动持续时刻的增加,剩余孔隙水压力不断地叠加而积存增大,使砂土的抗剪强度不断降低,乃至完全丧失。

渗透液化砂土经振动液化以后,某点的孔隙水压力包括振动前的静水压力P w0,和因砂粒不相接触悬浮于水中以至全数骨架压力转化而成的剩余孔隙水压P wc。

因此该点总的孔隙水压力P w=P w0+P wc为简化起见,假定砂层无穷延伸,地下水面位于地表面,那么在必然深度z处的静水压力和剩余孔隙水压力别离为:P w0=γw Z P wc=(γ−γw)Z 任意深度两点Z1和Z2之间的水头差h可由下式求出:γwh=(γ−γw)Z2−(γ−γw)Z1→h=(γ−γw)(Z2−Z1)/γw两点间的水力梯度:J=hZ2−Z1=(γ−γw)/γw现在的水力梯度恰好等于渗流液化的临界梯度。

如何正确评价原位饱和砂土的抗液化强度

如何正确评价原位饱和砂土的抗液化强度

地下水位 土层描述 灰黑色 灰色粉土 灰黑色粉砂 灰色粉砂,
(3.3m)
粘土
有粘土夹层
2号孔 深度(m) 0~9 9~11.4 11.4~11.8 11.8~18.0
地下水位 土层描述 灰黑色 灰色粉砂 灰色粉砂, 灰黑色粉土
VS =
G ρ
(2)
式中:ρ为土体质量密度
在其他条件都相同的条件下,根据式 (1)、
土抗液化强度的影响程度。正是基于以上的思路, 波速一致时,其抗液化强度也相同。因此,通过比
在前述研究的基础上,进一步通过控制剪切波速的 较原状土样与具有原位剪切波速的重塑土样的抗液
振动液化实验来研究取样扰动会对抗液化强度造成 化强度的差异,就可以看出取样过程对饱和砂土抗
多大影响。
液化强度的影响程度。本实验中,根据所取得的土
法测量土样的剪切波速。由于波速测试为无损检 个不同的水平。
测,波速实验完成后,其他振动三轴实验可以正常 进行。
2 试验结果与分析
对于剪切波速的室内、外测试的应力条件有一
定的差异。室内测试在各向等压的条件下进行,而
实际土层处于 K0状态。对于应力状态造成的剪切波 速测试结果的差异,按照 Hardin 公式进行校正 , [10]
从式 (3) 可知,各向等压条件下剪切波速 Vs 约为 K0 条件测试结果 V's 的 1.14~1.10 倍,取平均
值,将室内剪切波速乘以应力修正系数 1/1.12 换算
8 2 / 2009 粮食流通技术
为 K0条件下的值。 图 2 为两个钻孔原位和室内测试剪切波速的对
比情况。由于原位测试深度与取得原状土样的深度 不一定完全相同,因此采用内插的方法得到和原位 波速测试深度一致的原状土样剪切波速。土层原位 剪切波速和室内测得的原状土样剪切波速如表 2。

饱和砂土液化机理及液化判别方法

饱和砂土液化机理及液化判别方法

饱和砂土液化机理及液化判别方法作者:严鹏来源:《科技创新与应用》2017年第02期摘要:砂土液化是一种由地震引起的次生地质灾害。

我国邢台、唐山和海城三地强地震,都发生了大范围的液化,造成严重损害。

在当前国家加强基础设施建设、加快城镇化的背景下,砂土地震液化判别在岩土工程勘察中的重要性在不断提升。

文章对砂土液化机理进行介绍,对几种常用且有代表性的判别方法进行归纳总结,并对饱和砂土液化的判别方法提出自己一些认识及看法。

关键词:饱和砂土;液化机理;液化判别1 地震液化机理及影响因素1.1 砂土液化的概念在动力荷载、地震、等外力作用下,饱和砂土受到强烈的振动,导致其丧失抗剪强度,并使砂粒处于悬浮状态,造成地基出现失效现象即称为砂土液化。

1.2 地震液化的机理地震时剪切波在土体中引起交变应力,产生震动孔隙水压力。

引起孔隙水压力增加的原因是水与土粒在交变应力的作用下,受强烈震动的土粒变密,而受到水的阻碍把能量传递给水。

随着孔隙水压力的上升,土颗粒在自重的作用下力图向下沉落,而孔隙水在震动孔隙水压力作用下力图向上排出,导致土体结构在被破坏的瞬间,土粒向下沉落受到孔隙水向上排出的阻碍,最终有效应力减至零,土粒间无力的传递,土粒失重,使抗剪强度消失,进而砂土出现液化情况。

此时土骨架崩溃,土粒可随水流动,这就是液化过程。

1.3 液化影响因素砂土的组成:一般情况下,粗砂比细砂不容易液化,其主要原因是粗砂有良好的透水性,即使粗砂发生液化现象,孔隙水超压作用时间短,大大缩短其液化的时间。

相对密度:密砂比松砂不容易液化。

由于松砂是无粘性土与粘性土之间的土壤,所以砂土的密度低容易发生液化。

土层的埋深:地震发生时,液化砂土层的深度处于10m以内。

因此砂土层埋深深度越大,砂土越不容易液化。

地下水位:地下水位浅的比水位深的地方较容易发生液化现象。

地下水位深度小于4m的砂类液化区域,易发生液化。

粉土液化在7度至9度区内,地下水位小于1.5m、2.5m、6.0m 的区域容易被液化。

[砂土,因素]浅析砂土的液化判别及其影响因素

[砂土,因素]浅析砂土的液化判别及其影响因素

浅析砂土的液化判别及其影响因素摘要:简述了砂土液化的危害,从内因(土的颗粒组成、密度、埋深条件、地下水位、沉积环境和地质历史等)和外因(地震动强度和持续时间等)分析了砂土液化的机理及影响因素。

采用标准贯入试验判别液化时,应先进行初判,有液化可能性时再进行详判,通过工程实例,论证了用标准贯入试验公式详判时,应采用场地整平后的地面标高计算,地下水深度按设计基准期内年平均最高水位或近期内年最高水位计算,并分析了标准贯入试验操作误差对锤击数准确性的影响。

提出当同场地的液化等级不一致时应进行液化分区,结合具体情况采取抗液化措施,以节省造价,保证工程安全。

关键词:砂土液化;标准贯入试验;地下水;液化分区;处理措施SAND LIQUEFACTION AND ITS INFLUENTIAL FACTORS1. Survey of Professional College, Beijing Urban Construction Exploration & S urveying Design Research Institute Co., Ltd., Beijing 100101;2. State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment, E ast China Institute of Technology, Nanchang 330013;3.Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 1000 37;4. Project Management Department,CECEO LiuHe Talroad Environmental Technology Co.,Ltd., Beijing 100085Abstract: This paper describes the liquefaction hazards, from internal facto rs (soil particle composition, density, depth conditions, groundwater, se dimentary environments and geological history, etc.) and external (ground m otion intensity and duration, etc.) analysis of sand liquefaction The mechan ism and influence factors. Standard penetration test discriminant liquefaction,should be the initial impression, there is the possibility of further detailed liquefaction negotiations, through the engineering example, demonstrated t he use of standard penetration test formula detailed negotiations, the venue should be used after leveling the ground elevation calculated according to the design water depth of the base period, the average highest water level or the highest water level calculated in the near future, and analyzes the operation of standard penetration test number of errors on the accuracy of the hammer. R aised the level of inconsistency with the site of liquefaction and liquefaction zoning should be carried out, combined with specific anti-liquefaction meas ures taken to save cost and ensure construction safety.Key words: Sand liquefaction; Standard penetration test; Groundwater; Liqu id partition; Treatment measures0 引言由地震产生的地基土液化危害已被工程界普遍认识和接受,地基土的液化是造成各类工程地基失效的首要原因。

饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算

饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算

饱和砂土及饱和粉土液化判别与计算液化土的判别与计算一、判别依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010:第4.3.1条:饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的液化判别和处理,6度时,一般情况下可不进行判别与处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别与处理,7~9度时,乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别与处理。

第4.3.2条(本人加注:此属强制性条文):地面下存在饱和砂土和饱和粉土时,除6度外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的措施。

(注:本条饱和土液化判别不含黄土、粉质粘土)第4.3.4条:当饱和粉土、或饱和砂土的初步判别认为需要进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判别地面以下20m范围内土的液化;但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的各类建筑可(不经杆长只判别地面以下15m范围内土的液化。

当饱和土标准贯入锤击数N修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应别为液化土。

【第4.2.1条:1本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑;2地基主要受力层[系指条形基础底面下深度3b(b为基础底面宽度)、独立基础下1.5b,且厚度不小于5m的范围]范围内不存在软弱粘性土层(指7度、8度和9度时,地基承载力特征值分别小于80、100和120kpa的土层)的建筑:1)一般的单层厂房和单层空旷房屋、2)砌体房屋、3)不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架—抗震墙房屋、4)基础荷载与“3)项”相当的多层框架房屋和多层混凝土抗震墙房屋】二、判别方法第4.3.3条:饱和粉土及饱和砂土的液化判别1、地质年代为晚更新世(Q3)及以前的地层,7、8度时可判别为不液化。

2、粉土的粘粒(粒径<0.005㎜的颗粒)含量百分率:7度、8度和9度分别不小于10、13和16时可判别为不液化。

砂土液化及防范措施

砂土液化及防范措施

砂土的液化及防范措施【内容提要】明确砂土液化影响因素,判定液化等级,消除液化的措施及要求。

【主题词】砂土液化1、前言饱和砂土(含粉土,泛指无粘性土和少粘性土)在动力荷载(循环震动)作用下表现出类似液体性状而完全失去承载力的现象。

砂土颗粒间无内聚力的松散砂体,主要靠粒间摩擦力维持本身的稳定性和承受外力。

当受到振动时,粒间剪力使砂粒间产生滑移,改变排列状态。

如果砂土原处于非紧密排列状态,就会有变为紧密排列状态的趋势,如果砂的孔隙是饱水的,要变密实效需要从孔隙中徘出一部分水,如砂粒很细则整个砂体渗透性不良,瞬时振动变形需要从孔隙中排除的水来不及排出于砂体之外,结果必然使砂体中空隙水压力上升,砂粒之间的有效正应力就随之而降低,当空隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时,砂粒就会悬浮于水中,砂体也就完全丧失了强度和承载能力,这就是砂土液化。

地震、波浪、车辆行驶、机器震动等都可能引起饱和砂土的液化。

其中以地震引起的大面积甚至深层的砂土液化危害最大。

2、砂土液化的形成机制砂土受振动时,每个颗粒都受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。

由于颗粒间没有内聚力或内聚力很小,在惯性力周期性反复作用下,各颗粒就都处于运动状态,它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置,以便降低其总势能最终达到最稳定状态。

如果砂土位于地下水位以上的包气带中,由于空气可压缩又易于排出,通过气体的迅速排出立即可以完成这种调整与变密过程,此时只有砂土体积缩小而出现的“覆陷”现象,不会液化。

如果砂土位于地下水位以下的饱水带,情况就完全不同,此时要变密就必须排水。

地层的振动频率大约为1一2周期/秒,在这种急速变化的周期性荷载作用下,伴随每一次振动周期产生的孔隙度瞬时减小都要求排挤出一些水,如砂的渗透性不良,排水不通畅,则前一周期的排水尚未完成,下一周期的孔隙度再减小又产生了。

应排除的水不能排出,于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

《高等土力学》论文题目:饱和砂土液化姓名:赵卫专业:防灾减灾工程及防护工程学号:2009020318时间:2010年1月饱和砂土液化在历次大地震中,都有砂土液化现象发生,并造成了严重的破坏和经济损失。

由此引起了岩土工程界的重视,并进行了广泛的研究,取得了丰硕的成果。

本文就砂土液化的一些基本概念进行讨论,阐述一些长期以来流行于我国岩士工程界的有关液化的概念,综述了稳态强度和它在砂土液化分析中的应用以及存在的一些问题。

关于砂土液化的定义日本土力学与基础工程学会在它所编写的《土力学与基础工程词典》(1985年)中给出了液化的定义:“饱和砂土由于孔隙压力的升高而引起剪切强度丧失和有效应力降低,这种状态称为液化”。

这种定义是一种关于饱和砂土液化的广义定义。

按这种广义液化的定义,液化后可以产生两种结果,一种是产生流动滑移破坏,另一种是由于软化而产生一定量的变形。

这种定义是美国与日本近些年普遍接受的定义。

但这种饱和砂土液化的定义与我国工程界普遍流行的看法并不完全一致。

在我国通常认为:物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程,称为液化。

关于砂土液化的定义在80年代以前较为混乱,例如有“初始液化、循环液化、实际液化”等定义。

为便于讨论,首先给出上述三种液化的定义:根据动三轴试验的结果,Seed给出了初始液化(Initialliquefaction)(有时seed等也简称为液化)的定义:在简谐循环荷载作用下,饱和砂土孔隙中的残余孔隙压力初次等于所施加的围压时的状态,即峰值循环孔压与围压的比值初次达到100%的条件或状态。

初始液化时,土样的轴向应变(双峰值差的轴向应变)大致为5%。

因此有时也把土样动轴向应变值初次达到5%的状态称为初始液化。

Seed学派把初始液化作为判别液化势的一个准则而得到广泛应用。

对于这一定义,我国岩土界是比较熟悉的。

实际液化:在冲击或应变的作用下,松散饱和砂上的强度极大地降低,在极端情况下将导致流动滑移破坏。

循环液化:在动三轴循环荷载作用下,具有膨胀性趋势的较密实的砂样中孔隙水压力在每一循环中将瞬时达到围压的响应或状态,它是动力和静力荷载同时作用的结果。

循环活动性也是类似定义的。

应该指出,循环液化或循环活动性一般是在较密实的(具有膨胀趋势的)饱和砂土中不排水循环荷载作用下才能发生,但不会产生实际液化也不会引起流动滑移破坏。

因为进一步的应变会产生膨胀和负孔隙压力。

一旦循环荷载停止,饱和砂土还是稳定的。

只不过会产生一定量的残余变形。

除非密砂在振动过程中,先由密振松然后才可能产生实际液化。

砂土液化引起的流动滑移通常是先由动力循环作用引起强度降低,然后主要在静力作用下引发流动滑移破坏。

因而绝大多数液化流动滑移破坏是在地震以后的一段时间才发生。

在1996年以前的文献中,液化(Liquefaction)一词原指饱和松砂在应变与冲击荷载作用下所导致的土体流动滑移破坏。

自从Seed使用液化一词描述砂土试样在动力三轴试验中的反应以后,液化一词已隐含了两种含意,即初始液化与现场液化。

这两类结果的影响范围和严重性也是不同的。

在一次地震后的地质现场中,实际液化发生的范围与液化变形发生的范围相比要小得多,但其破坏程度却严重得多。

而液化变形可以在种类非常广泛的土层范围和场地条件下发生;并且它的结果可以从几乎没有什么影响到严重的沉陷破坏的范围内变化。

饱和砂土液化的分析与判别岩土工程师对砂土液化进行判别和评价时,需要回答下述问题:(1)考虑的砂土能够液化吗?(2)如果能够液化,它能够被触发吗?(3)如果被触发,它能够造成危害吗?(4)如果造成危害,它能达到何种程度。

在这些问题中,对第一个和第二个问题的研究比较深人,积累了一定经验,其预测结果的可靠性相对第三个和第四个问题的预测结果来说,比较高。

近十几年,研究者的注意力已逐渐转移到第三个和第四个问题上,但所取得的研究成果仅是初步性的,距完满解决还有很远的距离。

例如虽然已有一些方法能够对饱和砂土振动液化的震陷或变形问题加以分析和预测,但预测结果和实际情况相差很大或方法不具备重现性。

目前,对饱和砂土液化进行确定性分析与评价的方法主要有三类,(1)经验或统计方法;(2)简化分析方法;(3)数值分析方法。

第一类方法是以地震现场的液化调查资料为基础,给出了判别实际液化与不液化的条件与界限,并且还可以判别液化程度。

这些方法直观、简单,一些影响饱和砂土液化的重要因素可以自动予以考虑,因此较容易被工程师接受,在许多抗震设计规范中都加以利用。

但也存在下述缺点:地震场地的液化调查资料多是由自由场地取得的,因而原则上这类方法也仅适用于自由场地的液化判别,当建筑物修建以后,由于土与结构物的相互影响,土中静应力与动应力条件发生显著变化。

因外界条件发生变化,经验与统计方法不一定适用于这种情况。

另外,规范里用液化指数来描述液化程度,因为它不是以具体物理指标定量表达的,难以在工程中应用。

最后,这类方法不是从物理本质和机理上对饱和砂土液化问题进行分析与探讨,难以加深对砂土液化现象的认识与理解。

第二类方法是以试验和土体反应计算分析为基础的,判别饱和砂土能否液化的方法。

它之所以称为简化方法是因为它不能分析饱和砂土液化的整个发展过程和应力一应变的变化过程,只能给出最后的判别结果。

简化分析方法中影响较大的主要有两种方法,一种是Seed(1971年)LIO]简化方法,另一种是Poulos (1985年)等提出的基于稳态线的液化估计方法。

第三类方法一般需要采用某种本构关系,并使用某一确定的数值分析方法,例如有限元法、有限差分法等。

该方法可以考虑土与结构的动力相互作用,并能给出应力、应变、孔压、渗流以及变形发展的全过程。

但该方法对本构模型参数的质量要求较高。

另外.因饱和砂土液化过程中变形的物理机制非常复杂,尤其是在液化后的大变形阶段,目前仅采用某种简单的本构模型难以全面反映这种复杂的变形过程,所得结果也难以准确反映实际情况。

但这种方法在本构模型参数的质量得到保证的情况下,其精度和准确性一般优于简化方法,因而在一些重要结构的设计中可采用这种方法。

液化分析中存在着选用什么标准作为液化判别准则的问题。

液化判别标准的选择是与饱和砂土液化的定义相联系的。

Seed提出以初始液化作为液化判别标准,并以此为基础通过动三轴试验确定出动循环强度。

但Casagrande、Castro、Poulos认为初始液化并不意味着实际液化,它也可以产生循环液化而不产生实际液化,因而初始液化后的结果到底怎样并不清楚;他们认为可以采用稳态强度作为判别能否发生实际液化的标准。

另外,稳态线还可作为判别饱和砂土是否可能产生实际液化或循环液化的标准。

关于液化的定义以及液化准则的选择问题有两篇文章值得一读,一篇是Casa.grandel975年的文章,另一篇是Seedl985年的文章。

Seed已经接受了Casagrande学派利用稳态强度判别实际液化的观点,后来Seed 父子与Castro共同发表文章(1992),利用稳态强度分析地震后Lower San Femado坝滑移,进一步证实。

seed已接受稳态强度的概念。

Seed指出,有很多证据表明在饱和土中的孔隙压力与围压的比值小于60%时,是不能引发液化的。

如果这一比值没有达到较高的数值即接近100%时,砂土就很难液化,因此可以得到以下两点结论:(I)这时就不会存在滑移问题,因为砂土还具有较高的抗剪强度;(2)通常也不会产生严重的变形问题。

有无数的建筑物建在可液化的砂土上.已经存在了几十年甚至数百年,但却没有液化发生,其原因是触发液化的机制没有大到足以引发液化的程度。

因此,保证液化不被触发是避免液化恶果产生的一个正当的措施。

这可以通过设计土体的孔压与围压的比值L大幅低于100%,以保证液化不会发生,保证建筑结构地基的稳定性和较小变形。

Seed的上述讨论,隐含着肯定了利用初始液化作为液化势判别标准的意义和正确性。

Seed2接着叉指出,还有另一种设计方法已经被接受,这就是Poulos和Castro提出的方法,这种方法假设砂土液化一旦被触发.设计问题就变为确定液化后能否产生滑移或产生过量变形破坏的问题。

其中能否产生滑移破坏的问题可以通过判定能否超过稳态强度来解决。

但液化后的变形问题却是一个复杂而困难的问题。

美国国家研究委员会地震工程委员会(1985年)认为这一问题离完满解决还有很远的距离。

总之,在判断能否发生液化时Seed简化方法很方便、实用。

它可用于回答本节开头所提出的四个问题中的头丽个,但不能用于分析后两个问题。

Casa- grande学派的目标是分析后两个问题。

对后两个问题近十几年来进行了大量的研究,但到目前为止.除了稳态强度可用于判别液化后能否发生流动滑移破坏而外,后两个问题还远没能完满解决。

因此,为了完成前辈们还未解决的问题,我们的任务还很繁重。

大量的研究工作在等着我们。

参考文献1 Seed H B.Soft liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes.Journal of the Ceotechnieal Engineering Division,AscE,1979,105(GT2):201—2552 Finn W D L.Liquefactions potential developments slnee 1976.ProcIst International conference 0n leeenl advances in Geotechnieal earthquake engineering and soilⅡdynamics 1985:655—6813 NationaI research Council.Liquefaction during earthquarkes,committee on earthquake Engineering National Academy Press,Washington D C.19854 谢定义.饱和砂土液化的若干问题岩土工程学报,1992。

相关文档
最新文档