成桩后黏性土中超孔压和有效应力试验研究

针对预制桩沉桩挤土效应问题，采用现场原位试验和数值模拟方法，分析了桩土界面超孔压和竖向有效应力随时间的变化规律，并应用水力压裂理论、孔穴扩张理论和修正剑桥(modified Cam-clay, MCC)模型，揭示了成桩后桩周土体固结过程的超孔压沿桩长的分布形式。结果表明：桩周超孔压大小同孔压与传感器入土深度成正比；在外载荷作用下，黏性土中超孔压和竖向有效应力分别随时间呈“增–减–平”和“平–增–平”的三段式变化趋势；成桩后约25天，超孔压基本消散完毕，竖向有效应力趋于稳定最大值；基于修正理论公式的数值模型得出，不同载荷下，桩侧中下部出现负超孔压，距桩的水平距离和距桩端竖向距离越小，超孔压越大。可为同类静压沉桩挤土效应问题提供参考依据。     

液化场地桩基侧向响应分析中p-y曲线模型研究进展

采用非线性Winkler地基梁模型分析侧向液化土-桩相互作用所面临的首要难题是液化土p-y曲线的确定.因此较全面地阐述了液化土p-y曲线模型的国内外研究历史、现状与重要成果,对获得液化土p-y曲线不同试验手段的典型试验作一简明分析,并概括了桩基侧向响应分析中常用的液化土p-y曲线.液化土p-y曲线的模型研究国外已取得不少很有价值的科研成果并开始用于桩基设计中,而国内才刚刚起步且以试验研究为主,基于这个事实,提出了对曲线模型研究的若干建议与认识,为曲线模型研究提供一些技术思路.液化土p-y曲线模型研究水平的提升将推动我国发展基于变形的液化场地桩基桥梁抗震设计方法.      

模糊识别模式在粉土液化判别中的应用

基于模糊数学的基本原理和方法,分析了粉土液化的影响因素,选取粉土的平均粒径,相对密度,标准贯入击数和上覆有效压力作为评价指标,构造粉土液化的模糊识别模式。验证和应用结果表明,模糊识别模式具有很好的映射能力,是粉土液化势预测的有效手段。     

软粘土卸载特性计算模型研究

本文从三个方面对软粘土的卸载特性进行了理论研究。采用太沙基一维固结理论，编制了内嵌固结计算的修正剑桥模型程序．对软粘土卸载强度进行了分析。推导了基于修正剑桥模型的孔压表达式并编制了相应的程序对软粘土的卸载孔压特性进行了研究，结果显示，在伸长条件下．孔压先由零逐渐发展到负的最大值．然后又逐渐减小至零。突破零位后，发展成为正孔压并最后达到正的最大值。围压越大，产生的负孔压的极值越大，最终的正孔压越小。将传统边界面模型的线弹性卸载过程改进为弹塑性．建立了软粘土的边界面广义弹塑性模型，从而使边界面模型可用于分析软粘土卸载过程中的塑性变形问题。理论分析结果与试验进行了比较验证，证明理论研究方法是可行的。     

循环荷载作用下饱和粘土中的有效应力原理的实验研究

有效应力原理是土力学中的经典理论,在土动力学中,有效应力原理的应用基本上是沿用土静力学中的方法,即通过建立合理的孔压模式,利用有效应力原理对土体的破坏进行分析。但是通过动三轴试验发现,在动三轴不固结不排水试验中,整个试验过程中孔压不发生变化,土体强度却发生了明显的衰减。这种现象利用有效应力原理无法得到合理的解释。针对这种现象,本文建议引入损伤变量D,作为反映土体结构变化的参数,对有效应力原理进行修正。经过修正后的有效应力原理反映了在循环荷载作用下,循环扰动造成的结构损伤对有效应力的影响,可以合理地解释动力作用下土体中孔压和有效应力相互转换,以及土体强度衰减的原因。     

超固结饱和黏性土的弹塑性本构模型及三轴试验模拟

针对饱和超固结黏性土现有的下加载面修正剑桥模型破坏应力比为定值,不能反映土体在不同应力状态下强度特性存在差异这一问题,为了更好地反映应力状态变化对破坏应力比的影响,基于三剪统一强度准则确定超固结土的破坏应力比。在此基础上得到了超固结土的弹塑性本构模型,该模型的特点是能够描述土体受力时的中间主应力效应、应力区间效应、拉压差影响。基于该本构模型作了常规三轴压缩条件下超固结饱和黏性土的模拟结果与试验结果对比,结果表明:该模型能够反映不同超固结比下土的变形、剪胀、孔隙水压力变化特性和规律。利用该本构模型模拟了排水和不排水条件下的真三轴压缩试验,得到了相应的应力-应变特性曲线。     

降水预压软基处理技术中孔隙水压力效应研究

降水预压是通过降低地下水位而加固软土地基的一种软基处理技术。这项处理技术的中孔压变化与堆载预压的孔压变化有所不同, 它是在通过降水减小静水压力增大有效正应力, 从而使土体固结沉降。通过上海浦东某工程降水预压试验的孔压测试, 本文分析了降水预压加固软土地基原理及孔隙水压力效应。     

考虑土体结构扰动的三维柱孔扩张模型研究

基于考虑土体结构扰动的三维柱孔扩张模型分析沉桩挤土效应,提出对数式的土体原位强度扰动函数,引入土体灵敏度参数描述扰动的影响,推导出饱和土不排水条件下柱孔扩张的应力场、应变场及超孔隙水压力的解析解。参数分析结果显示:考虑土体结构扰动下的应力场及超孔隙水压力均高于不考虑扰动情况;应力在径向方向呈非线性变化,在深度方向呈线性变化;极限扩张压力随深度呈非线性变化,且受土体内摩擦角影响较大;一定深度时,扩张产生的相对超孔隙水压力恒定不变。通过案例比较,验证了所提出的三维柱孔扩张模型在挤土效应分析上具有更高的适用性,将传统理论由平面应变问题扩展到三维空间分析上,可以为沉桩施工提供更加科学的理论指导。     

超固结土的一维固结理论及其试验研究

基于超固结饱和土固结理论,针对变荷载、自重应力分布等条件下提出3了相应的一维超固结土问题的控制方程,总结出六个超固结土的一维线性固结计算参数.并采用半解析法编制了求解该问题的Fortran计算程序.利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行超固结土的一维固结渗透联合试验以及一维固结压缩试验,将测定的一维超固结土计算参数引入理论程序中,分别对比了位移、平均固结度、底部孔压这三者随时间变化的理论和试验曲线.结果表明:超固结土的一维线性固结理论比正常固结土的一维线性固结理论更接近试验结果,验证了超固结土的固结理论,表明了考虑土体应力历史对固结计算的重要性.     

畸变信号的反演修正在同步测压中的应用

本文说明了同步测压所包含的主要内容以及一套实用的同步测压系统的组成,分析了通过传压管道传递的压力信号产生畸变的原因,指出对畸变信号进行反演修正是同步测压过程中必不可少的关键环节。利用频域修正的方法可以对压力分布同步测量中的畸变信号进行反演,以消除输出信号的幅值误差和相位差,保证各个测压通道得到的信号在时间上具有良好的同步性。这样就可以通过对脉动压力分布进行面积加权积分,得到脉动气动力的时间历程。在对畸变信号进行反演修正时,得到测压系统的频率响应函数是关键,本文介绍了利用比较法来标定频响曲线的装置和方法。并通过实验演示了反演修正的效果,表明本文所采用的同步测压装置具有非常好的同步性能。     

基于突变理论的液化评估方法

作为众多突变类型的一种形式,尖点突变模型由于其优良的性质而广泛应用于生物学和社会科学,近年来又有越来越多的学者用尖点突变模型来研究工程实际问题。本文基于地震液化的基本机理和突变理论的特点,以土体的抗液化能力和土体得到的地震能量为控制变量,以孔隙水压力发展为状态变量,建立了地震诱导的孔隙水压力发展模型。宏观震害调查结果和本文的计算结果对比表明,本文建议的方法方便、可靠,是一种理想的液化评估方法。     

辽西风积土动应力试验研究

通过对辽西地区风积土动三轴试验, 研究了动荷载作用下辽西风积土的动强度特性和抗液化特性.通过控制不同的动荷幅值、固结比和固结围压等试验条件, 获得了抗震设防烈度为7 度时, 辽西风积土的动应力值和抗液化剪应力比. 利用Excel 软件, 对试验数据进行回归处理, 得到了该土试样的动应力与固结比和固结围压两种因素的经验关系式. 试验和回归分析结果表明, 风积土的动应力与固结比和固结围压成正比. 试验研究了不同固结比条件下辽西地区风积土的液化强度特性, 获得了不同固结比条件下的抗液化剪应力比. 试验结果表明, 风积土的抗液化剪应力随着固结比的增加而增大. 上述试验结果对于辽西地区工程的抗震设计具有重要的指导意义和工程实用价值.     

高速远程地震黄土滑坡发生机制试验研究

研究了一种新的远程导弹飞行轨道的可行性,它的最大飞行高度约100km. 这种 超低弹道,借鉴卫星模式,利用离心力抵抗重力. 与卫星轨道运行不同的是,超低弹道周围 的稀薄空气影响至关重要,必须考虑. 计算和分析结果表明,在相同载荷条件和射程条件下, 超低弹道和经典的最小能量弹道对于火箭动力的需求大致相当,射程10000km以上基本相同. 头部半径为5cm的轴对称外形,沿超低弹道飞行时,其驻点热流在高度26km左 右达到最大值 50MW/m2, 约为最小能量弹道驻点热流最大值的50%. 由于超低弹道对升力没有要求, 飞行过程中的气动加热问题,沿用成熟方法如烧蚀防热即可解决. 总体而言,超低弹道对于 火箭动力与外形气动力/热要求,现有技术容易满足,因此利用它增强远程导弹的突防能力是 现实可能的.     

Discrete element modeling of the effect of particle size distribution on the small strain stiffness of granular soils

Discrete element modeling was used to investigate the effect of particle size distribution on the small strain shear stiffness of granular soils and explore the fundamental mechanism controlling this small strain shear stiffness at the particle level. The results indicate that the mean particle size has a negligible effect on the small strain shear modulus. The observed increase of the shear modulus with increasing particle size is caused by a scale effect. It is suggested that the ratio of sample size to the mean particle size should be larger than 11.5 to avoid this possible scale effect. At the same confining pressure and void ratio, the small strain shear modulus decreases as the coefficient of uniformity of the soil increases. The Poisson’s ratio decreases with decreasing void ratio and increasing confining pressure instead of being constant as is commonly assumed. Microscopic analyses indicate that the small strain shear stiffness and Poisson’s ratio depend uniquely on the soil’s coordination number.     

临界超静孔压确定液化深度的方法研究

通过对地震时砂土层内超静孔压积累原理的研究, 提出了一种确定液化深度的方法, 并利用这一方法对 1976年唐山地震在沿海地区产生液化的深度进行了计算, 而且与实际资料进行了比较。     

循环荷载下硅藻土应变和孔压特性

针对嵊州硅藻土的高结构性及地基应力场的复杂多变，应用GDS 动三轴仪进行不同围压和不同循环应力比下的不排水循环加载试验，分析应力-应变滞回曲线演化、应变累积特性、回弹特性及孔压特性．研究表明：循环应力比及围压对原状硅藻土应变和孔压的发展规律影响明显，随着循环应力比的增加，滞回曲线由线性状态转变为非线性状态，且逐渐向x 轴倾斜，累计应变和回弹应变都随着循环应力比的增加而略微增加，但总应变基本小于2 %；残余孔压比随循环应力比增大而增大，范围为0.1~0.5．并且存在一个临界循环应力比，其值随有效围压的增大而减小，范围为0.8~2.2，当循环应力比大于该值时，试样内部产生一个破裂面迅速发生破坏．在相同循环应力比下，试样的应变随着有效围压的增大而增大．     

2011年3月10日盈江5.8级地震诱发砂土液化灾害特征研究

2011年3月10日中缅边境附近的云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生Ms5.8级地震,震源深度10km,造成25人死亡, 250人受伤, 13万人口受灾,众多构(建)筑物损毁,砂土液化广泛发育,约19km长的盈江河堤开裂。5.8级地震诱发如此大的次生灾害是近年来少有的。通过对本次地震地质背景和地质灾害调查分析,初步认识到:(1)本次地震是2011年初盈江4级震群继续增强活动的结果,近年来盈江地区地震群总体上呈现沿苏典断裂带从北至南逐渐迁移的趋势,本次地震是这一趋势的延续,位于苏典断裂南端,主余震显示本次地震破裂为苏典断裂与大盈江断裂的共轭破裂; (2)砂土液化是本次盈江地震震损严重的主要原因之一,在地表产生喷沙冒水、砂土体侧向滑动、地面开裂和下沉等次生地质灾害,对房屋、江堤、道路、水利设施和电线杆等构(建)筑物造成了较大破坏作用; (3)砂土液化主要发育在大盈江全新世粉细砂冲积层分布区,严重液化区主要为盈江的老河道,构(建)筑物损毁程度与液化区范围和强度有较好的对应关系,而晚更新世砂砾地层作为盈江的二级阶地不仅地势高、防洪能力强,其地基基础承载力高,抗砂土液化能力强,是盈江盆地内工程地质条件较好的地块,未发现砂土液化且构(建)筑震损轻微,可作为当地城镇未来规划发展的首选区域。     

汶川八级地震地质灾害研究

汶川地震触发了15000多处滑坡、崩塌、泥石流,估计直接造成2万人死亡。地质灾害隐患点达10000余多处,以崩塌体增加最为显著,反映出地震对山区高陡斜坡的影响差异性非常大,在山顶上的放大作用非常显著。通过综合分析堰塞湖库容、滑坡坝高以及坝体物质组成和结构,对地震形成的33处坝高大于10m的滑坡堰塞湖进行了评估,划分出极高、高、中和低4种溃决危险。汶川地震滑坡滑床往往不具连续平整的滑面,"尖点撞击"是极震区滑坡的一大共性,可以分为勺型滑床、凸型滑床和阶型滑床等类型。据实地调查,滑坡附近震毁建筑物垂向震动非常明显,具有"地震抛掷"—"撞击崩裂"—"高速滑流"三阶段特征。在高速滑流中,发生3种效应:(1)高速气垫效应,滑坡体由较大块石和土构成,具有一定厚度,飞行行程可达1~3km;(2)碎屑流效应,撞击粉碎的土石呈流动状态,特别是含水丰富时,形成长程流滑;(3)铲刮效应,巨大撞击力导致下部岩体崩裂,形成新滑坡、崩塌,但是,其厚度不大,滑床起伏不平。本文以北川城西滑坡和青川东河口滑坡为例,分析了地震滑坡高速远程滑动及成灾机理。北川县城城西滑坡导致1600人被埋死亡,数百间房屋被毁,是汶川地震触发的最严重的滑坡灾难,举世罕见。青川东河口滑坡—碎屑流是汶川地震触发的较为典型的高速远程复合型滑坡,滑程约2400m,高速碎屑流冲抵清江河左岸,形成滑坡坝,致使7个村庄被埋,约400人死亡。     

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 .