碎石桩加固不同密实度液化砂土的振动台试验研究

论文摘要

近年来大地震频繁,地震诱发的砂土地基液化是造成场地地震破坏的首要原因之一,严重危及人民生命与财产安全,也造成大量经济损失。面对我国加强基础设施建设,拉动经济发展的今天,研究液化土地基加固,对防震减灾有着极其重要的意义。用碎石桩复合地基处理液化砂土是非常有效和适用的,在实际工程中已得到广泛的应用。因此深入地研究碎石桩复合地基抗液化的机理具有重要的工程意义。本文结合国家自然基金项目“桩体加固液化砂土作用机理的试验研究”(项目编号50578104)和山西省自然科学基金项目“砂桩加固的复合地基液化判别方法探讨”(项目编号2006011046),对不同密实度的碎石桩加固和未加固砂土地基进行了振动台模型试验。通过安装的孔隙水压力传感器和位移传感器,获得了不同密实度条件下,模型地基内不同埋深处的孔压比时程曲线和地表沉降时程曲线。试验测试及分析的结果表明:加固和未加固地基中液化都是从地基上部开始,随振动时间的持续向下发展;与相同密实度的未加固地基相比,碎石桩加固地基孔压比达到峰值的时间晚3.5s～10.5s,峰值减小,地基表面沉降量减小0.5cm～1.7cm;随着密实度的增大,孔压比上升速度减慢,到达峰值的时间变长,峰值减小;密实度对孔压消散影响不大,200s时加固土体孔压比均减小29%～43%,消散速度随埋深的增加而加快。本文通过试验数据的分析,并结合试验宏观现象,探讨了砂土密实度对碎石桩复合地基抗液化效果的影响,为下一步即将开展的数值模拟提供试验对比资料,以深入探索碎石桩加固液化土的机理及复合地基抗液化特性,为今后实际工程中液化土加固及复合地基的液化判定提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 砂土液化研究概述
• 1.2.1 砂土液化的概念和机理
• 1.2.2 砂土液化的影响因素
• 1.2.3 液化分析与判别方法
• 1.2.4 常用的抗液化措施
• 1.3 碎石桩加固可液化地基的研究现状
• 1.3.1 碎石桩复合地基的发展
• 1.3.2 碎石桩加固可液化土地基的机理
• 1.3.3 碎石桩复合地基的抗液化判别
• 1.4 振动台模型试验在液化研究中的应用
• 1.5 选题意义和主要研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 试验装置
• 2.1 振动台
• 2.2 模型箱的选型与边界处理
• 2.2.1 模型箱选型
• 2.2.2 边界处理
• 2.3 传感器的选择
• 2.3.1 孔隙水压力传感器的选择
• 2.3.2 位移传感器选择
• 第三章 模型设计与制作
• 3.1 模型相似率设计
• 3.1.1 模型地基的近似相似关系
• 3.1.2 模拟地震输入信号的确定
• 3.1.3 模型参数的确定
• 3.2 模型试验分组
• 3.3 模型材料准备
• 3.3.1 装箱砂土的选取
• 3.3.2 碎石桩材料的准备
• 3.3.3 褥垫层材料的准备
• 3.3.4 承压板的设计
• 3.4 模型地基成型
• 3.4.1 未加固模型地基成型
• 3.4.2 碎石桩加固模型地基成型
• 第四章 试验概况
• 4.1 传感器的布置
• 4.1.1 孔隙水压力传感器的布置
• 4.1.2 位移传感器的布置
• 4.2 加载试验
• 第五章 试验结果与分析
• 5.1 相对密实度为20%的模型地基实验结果
• 5.1.1 相对密实度为20%的未加固模型地基
• 5.1.2 相对密实度为20%的碎石桩加固模型地基
• 5.2 相对密实度为40%的模型地基实验结果
• 5.2.1 相对密实度为40%的未加固模型地基
• 5.2.2 相对密实度为40%的碎石桩加固模型地基
• 5.3 相对密实度为60%的模型地基实验结果
• 5.3.1 相对密实度为60%的未加固模型地基
• 5.3.2 相对密实度为60%的碎石桩加固模型地基
• 5.4 相同密实度的加固与未加固效果分析
• 5.4.1 相对密实度为20%
• 5.4.2 相对密实度为40%
• 5.4.3 相对密实度为60%
• 5.5 碎石桩加固模型地基不同密实度、不同埋深的孔压比变化规律
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文