饱和砂土液化研究进展

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1、第27卷第6期地震工程与工程振动Vol.27No.62007年12月JOURNALOFEARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGVIBRATIONDec.2007文章编号:100021301(2007)0620166210饱和砂土液化研究进展任红梅,吕西林,李培振(同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092)摘要:根据国内外文献资料,从三方面总结了饱和砂土的最新进展:饱和砂土液化判别方法、砂土液化的试验研究以及液化后分析,特别是探讨了液化对上部结构的影响。最后指出了存在的问题和今后的研究方向。关键词:饱和砂土

2、;液化判别;人工神经网络;振动台试验;液化后中图分类号:P315.982文献标志码:AAdvancesinliquefactionresearchonsaturatedsoilsRENHongmei,LUXilin,LIPeizhen(StateKeyLaboratoryonDisasterReductioninCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Inthispaper,onthebasisofmanystudiesreportedintheliterat

3、ure,theadvancesinliquefactionre2searchonsaturatedsoilsarereviewed.Thisstudyinvolvesthecriteriaofliquefaction,theliquefactionexperimentsinsaturatedsoilsandthepost2liquefactionanalysis,especiallydiscussestheeffectofliquefactiononthesuperstruc2ture.Keywords:saturatedsand;liquefa

4、ctionevaluation;artificialneuralnetwork;shakingtabletest;post2liquefaction引言液化是地基基础震害的重要原因之一。地震时场地液化现象属于广义的土-结构物的动力相互作用问题,是一个涉及到土动力学、结构动力学、非线性振动理论、地震工程学、岩土及结构抗震工程学、计算力学及计算机技术等众多学科的交叉性研究课题,也是一个涉及非线性、大变形、接触面、局部不连续等当代力学领[1]域众多理论与技术热点的前沿性研究课题。随着科学计算技术的迅猛发展和实验手段的不断改进,重大和复杂体系工程的不断建

5、造,促进了土与结构动力相互作用的深入研究,几十年来一直引起国内外的广泛重视和研究。1964年日本新地震、美国阿拉斯加地震等许多实践课题促进了这门学科的迅速发展,1995年[2]日本神户大地震、1999年土耳其地震和中国台湾集集地震等使土动力学和土与结构动力相互作用的研究达到了一个新的高潮,取得了丰硕的成果。砂土液化现象作为地震灾害的一种主要形式,常常会引起建筑物基础的不均匀沉降及结构的破坏,造成严重灾害和人员伤亡,给人类带来巨大灾难。因此,进一步深入研究砂土液化机理并提出相应的防治措施是非常重要的。收稿日期:2007-06-09;修订日期:200

6、7-08-12基金项目:国家自然科学基金项目(50578124);上海市青年科技启明星计划项目(07QA14051);国家重点基础研究发展计划项目(2007CB714202)作者简介:任红梅(1981-),女,博士研究生,现主要从事结构地基相互作用研究.E2mail:hmren2005@yahoo.com.cn第6期任红梅等:饱和砂土液化研究进展1671饱和砂土液化机理及其影响因素1.1砂土液化的概念[3]“液化”一词的定义比较多,也略有不同,但不存在原则上的分歧。如1978年美国土木工程师协会岩土工程分会土动力学委员会对“液化”一词的定义就是“

7、将任何物质转变为液态的作用或过程”;美国的Seed对土液化的概念性解释为“峰值循环孔隙水压力比(峰值循环孔隙水压力与初始有效约束压力之比)到达100%的初始液化”;汪闻韶给无粘性土液化的定义是“物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程”。土体液化主要在饱和无粘性土或稍具粘性的土中发生。在不排水条件下,在重复或单方向的荷载作用下,其超孔隙水压力增加,有效应力减小,抗剪强度降低甚至消失,由固体状态转变为液体状态。1.2砂土地震液化机理饱和砂土在水平振动作用下,土体间位置将发生调整而趋于密实,土体变密实势必排除孔隙水。而在急剧的周期性动荷载作用下,如果

8、土体的透水性不良而排水不畅的话,则前一周期的排水还未完成,后一周期又要排水,应排走的水来不及排出,而水又是不可压缩的,于是就产生了剩余孔