饱和粉土地基液化特性的振动台试验研究

摘要

京沪高速铁路是我国拟建的第一条时速300公里以上高速铁路，其沿徐州附近区段分布饱和粉土砂土地基，且位于7度、8度或9度区，在地震作用下这些地区均可能发生液化。对于该段高速铁路，路基在地震下的破坏主要是饱和粉土地基的液化、侧向流动及路堤破坏所引起的路堤的失稳及沉降，进而引起路基开裂、不均匀下沉及坍滑等，由于液化所引起的路基破坏严重影响列车的运营，所以有必要对其地基土做出合理的液化评价。 本文以京沪高速铁路徐州段饱和粉土地基为工程背景，结合现场试验对饱和粉土地基的液化评价，研制了尽可能消除边界效应的堆叠式剪切土槽，按1：10模型比例模拟了6米高的路堤与地基，进行了大型仿真试验“振动台试验”。试验对在不同振动加速度条件下饱和粉土地基不同深度、位置的超静孔隙水压力进行了观测对比，得出了液化前后地基内不同深度、位置超静孔隙水压力的发展规律。试验中根据超静孔压比的大小，结合路堤、地基的宏观表现如地基的冒水、地基两侧的隆起、路堤的沉降等，分析了饱和粉土地基在液化时的液化机理。 该振动台试验的主要研究内容如下：(1)确定模型的相似律，进而确定模型的几何尺寸和模拟材料；(2)饱和粉土地基液化时的加速度(地基的加速度与加振加速度之间的关系)；(3)振动时饱和粉土地基内超静孔隙水压力的分布，超静孔隙水压力的传递方式；(4)地基在加振作用下的失稳、侧向流动及地基与路堤之间的相互作用机理；(5)加振作用下路堤的响应(路堤加速度、变形等与加振加速度之间的关系)。 该试验对饱和粉土地基不同深度、位置的超静孔隙水压力在液化前后进行了对比，得出了液化前后地基内不同深度、位置超静孔隙水压力的发展规律。试验中根据超静孔压比的大小，结合路堤、地基的宏观表现如地基的冒水、地基两侧的隆起、路堤的沉降等，分析了饱和粉土地基在液化时的液化机理。液化

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2饱和粉土地震液化研究概况

1.2.1饱和粉土地震液化机理及其影响因素

1.2.2地震液化的研究方法

1.2.3预测液化可能性的研究

1.2.4室内土工动力测试技术及粉土液化室内试验研究

1.3研究背景与意义

1.4研究工作的主要阶段和特点

第2章饱和粉土的物理力学性质

2.1粉土的成因及分类

2.2粉土的定义

2.3试验用粉土的物理力学指标

第3章原位试验中所获参数的修正、不同指标的抗液化评价

3.1标准贯入试验

3.1.1介绍

3.1.2试验步骤

3.1.3结果修正

3.1.4工程场地粉土层抗震液化性能的标准贯入试验判别

3.2检层法波速试验

3.2.1基本原理

3.2.2试验设备

3.2.3试验方法

3.2.4资料整理

3.2.5成果应用

3.2.6工程场地粉土层抗震液化性能的波速法判别

第4章室内振动台模型试验的设计与实现

4.1堆叠式剪切模型箱的研制

4.1.1堆叠式剪切模型箱的结构形式、材料选取

4.1.2模型相似率的确定和模型箱尺寸的拟定

4.2模型试验的设计与实现

4.2.1试验目的与内容

4.2.2模型试验原型

4.2.3模型地基的设计与制备

4.2.4模型垫层和土工格栅的设计与制备

4.2.5模型路堤的设计与制备

4.2.6模型路堤上部荷载的设计与制备

4.3传感器的布置

4.3.1传感器类型的选择

4.3.2传感器的标定

4.3.3传感器的布置方案

4.3.4传感器的埋设和安装

4.4试验设备选取

4.4.1振动台选取

4.4.2数据采集系统

4.5振动台输入波的选择和试验加载工况

第5章室内振动台模型试验的结果及分析

5.1模型地基的物理性质指标

5.2试验现象

5.3模型箱性能

5.4模型地基内部的均匀性

5.5加振加速度与超静孔隙水压力峰值的响应曲线

5.6不同加振加速度下超静孔压比的时程曲线

5.7液化前后超静孔隙水压力时程曲线

5.8不同加载时路基、地基内不同位置的加速度峰值响应

5.9不同加载时模型箱层间位移的响应

5.10不同加载时路堤的变形

5.11地基液化后地基沉降特性

5.12小结

第6章结论与展望

6.1主要研究成果

6.2后续工作展望

参考文献

作者简介

致谢