胶新铁路砂土液化区路基沉降规律研究

地震液化常给人们带来巨大损失,而剪切振动和循环荷载作用下的动力学效应常被认为是地震液化的主要原因,人们对剪切荷载作用下饱和砂土的液化问题进行了较多的研究,而对循环荷载作用下砂土液化的动力学效应研究较少。胶新铁路在DK39+000开始为高地震烈度区,DK283+550~DK283+770分布有地震可液化层,工程修建后列车动荷载的影响将会有诱发砂土液化的可能性。为了研究通车前自然沉降特征和通车后循环荷载作用下的路基沉降变形规律,本文在具体分析了砂土液化的概念和准则判别的基础上,重点分析了砂土液化区路基沉降特征,包括测试断面竖向分层沉降变形特征分析和路基水平位移特征分析。最后在试验的基础上,从理论上给出了循环荷载下砂土的本构关系。     

利用强夯模拟试验研究饱和砂土强夯动本构关系

饱和土是孔隙中充满水的松散介质, 在强夯冲击荷载作用下的变形是非线性变形, 因此, 饱和土强夯动本构关系有其特殊性。本文利用具有 90年代先进水平高精度、高灵敏度的MTS810土动三轴仪对强夯加固饱和土地基进行了全面、系统的模拟试验, 试验按模型比设计, 试验条件与实际土体工况符合, 通过多组不同条件的组合试验, 获得了大量强夯数据, 在此基础上结合强夯现场试验对强夯过程中各种变量的变化过程及其相互关系进行了分析研究, 推导出强夯冲击荷载作下饱和土的动本构关系, 对强夯作用下土体动本构关系问题作出了有益的探索。     

黄河三角洲粉质土的动模量和阻尼比试验研究

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究。研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一化剪模比和阻尼比的影响均较显著,相比粘粒含量的影响不大。通过与Seed建议的砂土及饱和粘土的G/Gmax~γ曲线和λ~γ曲线进行对比,结果显示研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性。采用修正了的Hard in-D rnevich模型和对数模型分别对G/Gmax~γ曲线和λ~γ曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/Gmax~γ/γr关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨。     

常德-张家界高速公路某大桥桥基砂土液化评价

结合常德—张家界高速公路某大桥桥基工程,在DSD—160型电磁式振动三轴试验仪上,通过往返加荷三轴试验,对饱和砂土进行了液化试验研究,探讨了基于动三轴液化试验结果判断饱和砂土液化的方法。并尝试了这种室内研究—反应分析的液化可能性估计方法与地震剪应力时程相结合的综合判断方法。在该高速公路大桥桥基的饱和砂土液化评价中,采用这种综合判断方法,对大桥桥基砂土液化进行了判断。在判断场地是否液化后,对其液化危害程度进行了等级划分,给出了该工程场地在未来遭受到不同超越概率下的地震作用时发生液化的危害程度,得到了一些有工程实用意义的结果。     

基于SMP破坏准则的饱和砂土弹塑性本构模型

利用土体的塑性流动理论，提出了用于描述饱和砂土在单调荷载作用下的应力一应变反应性质的弹塑性本构模型。土体总的变形由三部分组成：即弹性应变、与体积屈服机制相关的塑性应变和与剪切屈服机制相关的塑性应变，其中与剪切屈服机制相关的塑性应变的得出是基于SMP破坏准则。通过将模型预测的结果与试验结果进行对比，表明该模型能够较为准确地描述饱和砂土在单调加载条件下的反应性质。     

饱和砂土的循环边界面本构模

饱和砂土在循环加卸载过程中,土体发生显著的组构变化和塑性变形的累积。试验现象分析表明,循环过程中,砂土的首次与再循环塑性模量既有区别又有联系。因此,论文引入考虑组构变化的剪胀内变量,并提出循环塑性模量的关系式,真实描述上述两种现象;进而基于已有本构模型的基础上,建立饱和砂土的循环边界面本构模型。最后,将饱和砂土的模型预测结果与三轴试验结果进行验证对比,得到较好地吻合,这表明该模型能够合理反映饱和砂土循环加卸载的变形行为。     

无泥型软弱层带在动荷载作用下的阻尼特征

通过对三组含不同粒度成分的无泥型软弱层带室内土动三轴试验, 表明阻尼比有随动应变增加而增大的趋势, 但粒度成分和含水状态又对阻尼比产生不同的影响。分析显示, 以粗碎屑为特征的无泥型软弱层带对地震动荷载的反应程度可初步认为应属于不明显的土, 即其动力学性质变化 (衰减幅度)较松散～中等密实的饱和砂土要小。     

地震液化问题研究进展

概括了地震液化问题研究的框架和主要内容.从液化的机理、液化可能性分析, 液化稳 定分析、液化变形分析及液化分析的数值方法等几个方面, 总结了液化问题的主流研究思路 和近期进展, 指出了目前的不足和应着重研究的方向.随着对地震液化问题研究的深入, 液 化问题研究的重心逐渐由液化可能性分析、液化稳定分析转向液化引起的变形评价.在液化 变形的评价方法中, 基于震害调查的经验统计方法的预测精度较差, 且不能考虑土与结构的 相互作用;而基于数值模拟的方法可以考虑复杂的边值问题, 显示出广泛的前景.在以后对 地震液化问题的研究中, 除了进一步收集分析已有震害资料提高液化可能性分析及液化变形 分析的现有方法的可靠性以外, 应着重深入研究饱和砂土液化变形的基本规律及物理机制, 在此基础上建立能够合理模拟饱和砂土整个液化过程中(包括液化前和液化后)的应力应变 行为的本构模型, 发展能有效地预测实际边值问题中液化变形的数值模拟方法.     

砂土统一模型的显式计算及加载速度影响研究

以砂土体渐进破坏问题为背景，采用显式方法进行高、低压下砂土统一模型的二次开发以克服隐式算法在软化计算中的强非线性不收敛问题，实现具有剪胀软化、剪缩硬化特性材料的模拟计算．在此基础上开展三个压力等级、不同位移加载速度条件下的平面应变压缩试验，分析位移加载速度对显式计算结果的影响效应．通过分析得到结论：(1)采用动力学显式算法对常压至高压范围的砂土统一模型进行计算是可行的，受荷响应随加载速度的降低逐渐趋于稳定并最终得到静力学计算结果，能够反映砂土在低压下的剪胀软化以及高压下的剪缩硬化特性；(2)砂土统一模型的显式计算结果受加载速度的影响呈双折线趋势，并存在加载速度界限值，试样在加载速度界限值前后呈现不同的受荷变形破坏形态；(3)采用显式计算方法开展砂土统一模型的准静态模拟过程中，须结合计算结果偏差面积比随加载速度的关系曲线，来确定满足一定偏差面积比并且小于界限值的准静态位移加载速度．     

采动岩体力学——一门新的应用力学研究分支学科

采动岩体往往是由破坏后的各种块状岩体组成，它最显著的力学行为特征是破断一运动。本文从岩石的本构理论，采动岩的灰色结构、岩体有－破裂－结构－运动全过程描述，有支 力场等方面对采岩体力学的发展加以阐述。指出采坳岩体力学发展过程中应注意的问题。认为作业矿岩石力学的研究重点，采动岩体力正在逐步发展成为一门完整独立的学科分支。     

垂向动载下饱和砂土液化发展的数值模拟

针对一维应变情况,建立了垂向荷载作用时饱和砂土的一维应变动力学模型,然后进行了分析。得到了在垂向荷载作用下,饱和砂土液化发展过程的特性。结果表明,渗透系数越小,骨架强度越低,扰动强度越大,液化发展越快。     

结构性饱和黄土动力特性试验研究

基于室内不排水动三轴试验,研究了5种因素,即围压、超固结比、偏压固结比、动剪应力比、加载频率等对饱和黄土动力特性的影响。本文强调了结构性在饱和黄土动力特性研究中的重要性,结构性的破坏是影响土体动力力学特性的一个重要转折点。并阐明了用塑性残余变形来表征土体内部结构的变化并以此作为孔压增长函数自变量的合理性。     

Wave-induced liquefaction of a saturated sand layer

The paper presents a theoretical study of the dynamic liquefaction of a saturated sand layer. The motion of the sand is induced by a periodic disturbance at the lower boundary of the layer, which simulates the influence of a plane excitation wave coming from below. The initial boundary value problem is solved numerically with the use of the hypoplastic constitutive equation for particular sand. Both horizontal and vertical disturbances are considered. The repeated deformation caused by a strong dynamic disturbance results in the reduction of the effective pressure and in the liquefaction of the sand. The degree of liquefaction as a function of the depth is nonuniform. The liquefaction patterns produced by vertical and horizontal disturbances are completely different. Received February 22, 2000     

Pore pressure generation in a saturated sand layer subjected to a cyclic horizontal acceleration at its base

A compaction theory for saturated sand, of differential type, is applied to shear wave propagation through a layer induced by cyclic horizontal acceleration of its base. The compaction relation incorporates dependence on the pore fluid pressure, and in turn the pore pressure is related to the compaction through the elastic compression relations. An assumption of undrained flow, which will yield the maximum pore pressures, allows straightforward numerical solution of the simplified dynamic equations. A variety of results are computed for comparison with alternative predictions.     

冲击载荷下饱和砂土渗流和破坏的实验研究

对饱和破土在冲击载荷下发现的变形和流动效应进行了落锤模拟实验研究,发现砂土骨架出现纵向排水通道和横向断裂等现象,对可能影响这些现象的主要因素进行了对比的实验,对上述实验现象进行了初步的解释．     

Dynamic effective shear strength of saturated sand

The dynamic effective shear strength of saturated sand under cyclic loading is discussed in this paper. The discussion includes the transient time dependency behaviors based on the analysis of the results obtained in conventional cyclic triaxial tests and cyclic torsional shear triaxial tests. It has been found that the dynamic effective shear strength is composed of effective frictional resistance and viscous resistance, which are characterized by the strain rate dependent feature of strength magnitude, the coupling of consolidation stress with cyclic stress and the dependency of time needed to make the soil strength sufficiently mobilized, and can also be expressed by the extended Mohr-Coulomb's law. The two strength parameters of the dynamic effective internal frictional angle φ_d and the dynamic viscosity coefficient η are determined. The former is unvaried for different number of cyclic loading, dynamic stress form and consolidation stress ratio. And the later is unvaried for the different dynamic shear strain rate developed during the sand liquefaction, but increases with the increase of initial density of sand. The generalization of dynamic effective stress strength criterion in the 3-dimensional effective stress space is studied in detail for the purpose of its practical use. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172070)     

Unified analysis of liquefaction and the ground flow phenomenon

Loose saturated sand behaves as a solid before liquefaction but as a fluid when the excess pore water pressure equals the initial confining stress, after which it recovers its strength. A simple constitutive equation for loose saturated sand was developed to express the phase transformation between a solid and fluid during liquefaction and the ground flow phenomenon. This constitutive equation was used for a shaking table test, and its applicability was investigated by comparing numerical and experimental results Published in Prikladnaya Mekhanika, Vol. 43, No. 8, pp. 129–144, August 2007. An erratum to this article is available at .