黄土力学特性及一般含细粒土体液化判别方法研究

摘要

黄土液化的判别是工程界长期存疑的问题，现场黄土含水量较低，剪切波速较高，而实验室对其饱和，饱和过程对其土体结构影响还不确定，又由于固结比对土体刚度的影响仍然没有定论，这就导致室内黄土动三轴液化试验结果与现场力学指标一直无法建立联系。另一方面，黄土从颗粒组成来说，属于细粒土范畴，细粒土液化判别方法应可为黄土液化判别提供参照，但由于实验室配制试样相对密度、土体骨架强度及细颗粒赋存形式很难控制，导致细颗粒对土体液化势影响研究饱含争议与矛盾。
　　本文紧密结合工程和科研工作需求，设计了一系列原状黄土在均等固结与偏压固结下的动三轴弯曲元试验，以及原状黄土在动三轴内饱和过程及饱和后的剪切波速试验，并且对一个饱和黄土场地进行了现场原位测试，回顾了现有标贯液化判别方法，对含细粒土体液化判别指标进行了系统研究，改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土液化判别式，最后对CPT液化判别方法的可靠性进行了数据检验。具体工作和成果包括：
　　1.采用动三轴弯曲元试验系统，对兰州市多个场地原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试，证实了相关固结比对土体刚度影响的试验研究结果，进一步对比均等固结与偏压固结下试样轴向变形，分析了固结比对土体刚度影响的机理。
　　2.采用动三轴弯曲元试验系统，首先对原状黄土饱和过程进行了剪切波速跟踪测试，并进一步对比饱和黄土与原状黄土在同一逐级加压的过程中剪切波速与轴向变形测试值，最后通过与现场饱和黄土场地水位上下黄土层实测标贯击数、剪切波速对比，分析了原状黄土遇水及饱和后的软化特征。
　　3.通过对比唐山、海城地震两个液化地区粉土与砂土的剪切波速与标贯击数统计关系，发现对于剪切波速相同的饱和粉土和砂土，由于粉土的触变性，粉土标贯击数显著小于砂土。结合NCEER推荐的基于SPT与VS的液化判别方法，建立了三个细粒含量下临界剪切波速与临界标贯击数的相关关系，证实了含细粒土体的触变性。
　　4.回顾了目前国内外有关含细粒土液化研究现状，结合1975年海城地震，1976年唐山地震，1999年土耳其Kocaeli地震和台湾集集地震液化与非液化土数据分析，详细对比了现有液化判别式和初判条件的优劣，改进了细粒土液化初判准则以及含细粒砂性土标贯液化判别式。
　　5.回顾了NCEER推荐的Robertson的CPT液化判别方法和Olsen的CPT液化判别方法，通过对1999年台湾集集地震液化与非液化土数据分析，并将判别结果与SPT方法判别结果进行比较，指出了CPT液化判别方法还没有达到SPT方法的准确性，但是CPT的土分类图却是其最大的优势所在。

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第一章 绪 论

1.1 研究意义

1.2 研究现状综述

1.3 论文的主要内容

第二章 非等向固结压缩量对土体刚度影响

2.1 试验仪器、试样及试验方法

2.2 试验结果和分析

2.3 本章小结

第三章 原状黄土遇水及饱和后软化特征

3.1 原状黄土饱和过程剪切波速跟踪测试

3.2 饱和黄土与原状黄土试验对比

3.3 现场试验与分析

3.4 本章小结

第四章 粉土触变性及剪切波速液化判别方法

4.1 基于标贯击数与剪切波速的液化判别方法

4.2 剪切波速与标贯击数相关关系

4.3 中国规范剪切波速液化判别方法

4.4 本章小结

第五章 含细粒土体液化判别特征指标

5.1 液化判别式特征指标

5.2 液化初判准则特征指标

5.3 本章小结

第六章 含细粒砂性土标贯液化判别方法改进

6.1 现有方法及判别结果

6.2 方法对比

6.3 中国规范方法与NCEER方法改进

6.4 本章小结

第七章 基于CPT与SPT的液化判别方法比较

7.1 Robertson方法（CPT）

7.2 Olsen方法（CPT）

7.3 Seed方法（SPT）

7.4 本章小结

第八章 结论与展望

8.1 本文完成的工作和成果

8.2 本文的主要创新点

8.3 未来工作展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读博士期间发表的文章

攻读博士期间参与的科研项目