不同桩体加固液化土振动前后的微观结构分析

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1、不同桩体加固液化土振动前后的微观结构分析-->第一章绪论1.1引言地震是自然灾害中的一种，常常给人类带来严重的伤亡和巨大的经济损失。地震也可能引起水灾、火灾、地裂缝、崩塌、滑坡、海啸等次生灾害。如国外,1964年在美国阿拉斯加和日本新泻均发生地震,1995年阪神地震的砂土液化造成大面积地基破坏，建筑物坍塌，人员伤亡惨重。在国内，近五十年来，发生多次大地震：1976年，在河北唐山发生的7.8级大地震，造成20多万人死亡；2008年，在四川汶川发生的8.0级地震，造成8万多人死亡；2010年6月，青海玉树地震造成两千多人死亡。经济损失相当巨大。土体液

2、化是地震过程中砂土常发生的一种破坏现象，各类工程结构均因土体液化而产生破坏，因此一直受工程和学术界人士的重视。自唐山、海城地震以来，2003年2月，出现在新疆巴楚-伽师地区的6.8级地震中的液化现象，是我国近30年涉及范围最广的砂土液化现象。[1]大规模砂土液化在巴楚地区地震中发生，极震区范围以外，在距离震中一定距离的地区也有分布，造成道路裂缝、农田毁坏、河流沟渠塌岸和建筑区破坏等灾害。巴楚地震之所以会产生大规模砂土液化，是因为震区的特殊工程地质条件，震区的大多数建筑物建设在松软的砂性土层上，又由于该地区地下水位较高，使震害加重。出现在巴楚震区的

3、砂土液化现象造成地基不均匀沉降，致使建筑工程设施破坏。琼乡地基出现不均匀沉降现象，造成建筑物和工程设施等的破坏。例如琼乡地基的不均匀沉降使承载变压器双电线杆沉降不同而倾斜。另外由砂土液化引发的地裂缝会损坏上覆建筑物。如琼五井砂土液化使水泥台基出现裂缝。2008年汶川地震发生后，中国地震局组建汶川地震工程震害科学考察队，其中袁晓铭，曹振中等[2]对汶川地区的液化现象与液化特点进行深入调查研究，此次调查发现，汶川大地震中的液化破坏现象和其震害现象十分显著，是建国以来液化宏观现象最为丰富、液化涉及区域最广的一次。汶川地震液化现象的特点有喷水高、喷砂量小

4、、持时短，但是喷砂类型十分丰富。海外,仅美国每年花费在预防地震液化现象的费用就高达几十亿美元，可见对地震液化的重视程度。我国地质条件呈现多样化，地震液化现象在各地均有出现，这给分析并应对地震液化破坏加大了难度，因此，探究饱和砂土液化机理、研究饱和砂土的加固方法是需要我国工程界人士花时间和精力来攻克的难题。.....1.2砂土液化的特性砂土的液化指饱和砂土在振动作用下由固态变为液态突然破坏的一种现象。液化后的砂土可流动,土体强度在很大程度上降低,从而对工程产生严重影响。李空军、杨勇新等[3]从砂土液化时的应力条件出发阐述了土的液化形成机理，饱和砂土

5、的液化实质是孔隙水压力上升的结果。在饱和的砂土中土颗粒之间的孔隙已充满水，在振动作用下土颗粒和孔隙中的水会运动，土颗粒在振动的作用中有相互聚拢变密的趋势，在此过程中孔隙水会阻碍土颗粒的运动出现能量传递，土颗粒的能量传递给孔隙水,孔隙水压迫土颗粒致使孔隙水压力上升。如果孔隙水不能在短期内排出，孔隙水压力会持续增大，相应则土颗粒受到的有效应力会减小直至为零。失去了有效应力的土颗粒间力的传递消失而失重，在水中处于悬浮状态，与此同时，孔隙水压力的上升会停止，与刚开始土颗粒间的有效应力相等。这时随着土体骨架的崩塌，水的流动作用带动土粒一起运动。吕菲[4]、

6、赵旭荣[5]将砂土地震过程中的液化形成机制按发生的先后顺序分为振动液化和渗流液化。振动液化是由于砂土颗粒的松散性和水的可流动性，而饱和砂土中水的参与使土体的抗剪强度低于干砂的抗剪强度，如果振动过程中排水不良，会引发孔隙水压力增大，土体抗剪强度下降甚至可能丧失。渗流液化是指孔隙水压力升高后孔隙水向下渗流，使土体中的颗粒处于一种悬浮状态，最终土体承受荷载的能力丧失。....第二章微观试样制备及试验仪器2.1微观试样的制备样品选取于振动试验模型箱，振动台试验土取在太原市南中环桥汾河西岸的某住宅小区基坑施工现场，所取土含有大颗粒和杂质，取回试验室需进行处

7、理。第一步晾晒土体，待饱和土体中水分蒸发成能够分散的湿土。第二步用孔径2mm的土工筛过滤，将大的粗颗粒和杂质筛除，并反复搅拌土体以提高样品土的均匀性，为试验的科学性打好基础。本次试验所取的样品土为可液化土-细砂[71]。根据《土工试验规程》(GB/T50123-1999)[72]，以筛分法为依据，对样品土进行分析，结果列于表2-1，根据结果绘制颗粒级配曲线如图2-1，由此可确定土样为细砂。本次振动台试验制作地基模型选择干装法[74]。砂土装箱过程分层进行，针对模型箱的尺寸，本次试验设计的填装高度为47cm，分8层完成填注，最底一层装填高度为，以上

8、7层每层装填高度均为。每一层填注完成应进行压实，然后方可进入下一层的填注压实。装填土体的干密度需控制在1.4g/cm3左右，干砂总重量为