落球法测定波动液化土粘滞性的试验研究.pdf

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1、第４７卷第６期中国海洋大学学报４７（６）：１１９～１２３２０１７年６月PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINAJune，２０１７磁落球法测定波动液化土粘滞性的试验研究１，２１，２１，２磁磁１，２１，２１，２陈昌昀，张鹏，许国辉，刘志钦，许兴北，任宇鹏（中国海洋大学１．海洋环境与生态教育部重点实验室；２．山东省海洋环境地质工程重点实验室，山东青岛２６６１００）摘要：海底的粉质土在波浪作用下发生液化，液化后的土体产生流体一样的波动。本文在进行液化粉质土波动试验过程中，利用落球法进行了液化土的黏滞系数

2、的测试试验。试验采用了铜质、铁质和氧化锆等不同密度的光滑球体，通过位移传感器记录密度球在液化后土体中的位移和运动时间，换算出密度球在液化土体中沉降的平均速度，利用斯托克斯公式计算给出液化土的黏滞系数。结果给出试验用液化土体的黏滞系数在１０kPa·s的量级。关键词：土体液化；落球法试验；黏滞系数；斯托克斯公式中图法分类号：P７３６文献标志码：A文章编号：１６７２‐５１７４（２０１７）０６‐１１９‐０５DOI：１０．１６４４１／j．cnki．hdxb．２０１６００１１引用格式：陈昌昀，张鹏，许国辉，等．落球法测定波动液化土粘滞

3、性的试验研究［J］．中国海洋大学学报（自然科学版），２０１７，４７（６）：１１９‐１２３．CHENChang‐Yun，ZHANGPeng，XUGuo‐Hui，etal．Theexperimentalstudyonviscosityofthewave‐inducedliquefactionsiltysoilbyfallingballmethod［J］．PeriodicalofOceanUniversityofChina，２０１７，４７（６）：１１９‐１２３．在波浪和极端天气如风暴潮等的作用下，海床土计得到了初始液化后的土体的

4、表观黏度与剪应变率具［１０］体会发生液化破坏，由液化引发的土体破坏变形是导有一定的对应关系。Hwang等在研究液化地表流致工程结构破坏的主要原因之一。因此，国内外学者对桩基的影响时，通过拖管试验，发现液化砂土的黏度针对土体液化问题进行了相关研究。Miyamoto结合随剪应变率升高而降低，在数值分析中将液化砂土的［１１］Sassa等通过离心机试验对波浪荷载作用下海床液化黏性作为一个重要参数进行分析。Hadush等在总的分析，研究了可液化土层在推进波作用下发生液化结了几组由不同测量方法获得的粘度与剪应变率关系［１‐２］［１２］

5、的问题。Sumer等在推进波荷载作用下粉质海床的后，同样发现了液化砂土的这种特性。陈育民等通［３‐４］波浪响应研究中，对海床的液化特点进行了分析。过拖球试验测量钢球所受水平阻力来计算液化及液化李安龙等通过配置不同粒径的底床，发现砂土在波浪后砂土的表观动力黏度，进一步研究了液化砂土的流［１３］荷载作用下发生液化时，若黏粒含量小于１０％，则对砂动特性。前有研究发现海床土体在波浪荷载作用下［５］土液化有促进作用。冯秀丽等通过现代黄河三角洲会发生液化，液化状态的土体是可以视为流体的，其特［１４］砂质粉土和粉质粘土触变性的对比试验，

6、发现海底塌性如同黏性流体，而在对流体特性的研究中黏滞系［６］陷凹坑是快速沉积的粉砂液化的结果。数是一个重要的参量。已有的液化土体流动性研究大之前的学者对土体液化的研究大多处于液化前及多是利用振动台试验，通过拖球或拖管法针对地震作开始发生液化的阶段，而对土体液化后的研究相对较用下砂土液化后的流动特性开展，而波致液化土体黏［７］少，液化后的土体具有流体的特性，而粘滞系数可以滞性测定是需要补充的工作，本文就此开展了相关研［８］反映液化后土体的流动性。因此，研究者们通过不究。海底的粉质土在波浪作用下会发生液化，液化后［１５］同的试

7、验手段开展了液化土体黏滞性的测试研究。的粉质土产生流体一样的波动。本文采用测定流体Towhata等利用拖管试验，通过测定施加在钢管上的黏滞系数的经典方法———落球法，在液化粉质土波动阻力获得粘性流体的表观粘度，并发现当砂土完全液的水槽试验过程中，利用玻璃、氧化铝、氧化锆、铁、铜化后，拖拽力与拖管的运动速度关联性很大，进一步证等５种不同密度的球体，对液化粉质土的黏滞系数进［９］实了液化土体的流体性质。Kawakami等利用黏度行测定。磁基金项目：国家自然科学基金项目（４１５７６０３９）资助SupportedbyNationa

8、lNaturalScienceFoundationofChina（４１５７６０３９）收稿日期：２０１６‐０１‐２０；修订日期：２０１６‐０５‐１６作者简介：陈昌昀（１９８９‐），男，硕士生，从事海洋工程地质方面研究。E‐mail：ccyhuanjing＠１６３．com磁磁通讯作者：E‐mail：xugu