孔隙水流动导致的局部变形机理试验研究

发布时间：2020-10-16 17:29

　　 地震液化是引起建筑物(构筑物)失效或破坏的自然灾害之一。地震液化,是超静孔隙水压力(超静孔压)上升,有效应力降低,伴随土体强度的降低甚至完全丧失,并可能产生较大或很大变形的过程。通常将可液化土层作为均质各向同性介质进行处理。然而,在厚度较大的饱和砂土层内,因地震产生的超静孔压在空间和时间分布上很可能存在较大差异,使土层内部产生超静孔压梯度而产生孔隙水流动。孔隙水的定向流动会使土层内局部砂土性质产生较大差异,在相同初始应力条件下,力学性质变弱的局部砂土单元很可能产生明显的局部变形。但上述仅为推测,因细观孔隙水流动观测和分析难度较大,这方面研究尚十分欠缺。针对这一挑战性问题,引入电阻率测试方法,研制电导性和渗透性多功能测试设备,开展一维土体撞击液化电测试验,并结合理论分析,开展的主要工作和主要成果如下:1、设计制造了电导性和渗透性多功能测试装置,研究渗透系数和结构因子的关系,并分析了砂土粒径级配等土性参数对该关系的影响,建立了两者的简化模型;2、开展一维土体撞击液化电测试验,观测和描述了常见(如喷水冒砂)及不常见(颗粒运移,局部水夹层)的砂土液化现象;3、整理和初步分析了撞击液化过程中,不同埋深处电阻率的响应过程,及其与超静孔压发展过程的联系,并进行了阶段划分;4、根据试验中电阻率测试结果,结合渗透系数和结构因子的关系,认为砂土液化过程中存在孔隙水流动导致的细观孔隙重构,表现出宏观的渗透系数呈现先增大后减小的变化,其最大值是初始渗透系数的1.1~1.4倍,从而导致区域差异性;5、从剪切模量与有效应力和孔隙率的关系分析了孔隙水流动导致局部变形的机理。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU435
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 液化机理
        1.2.2 渗流对液化的影响
        1.2.3 电阻率测试
    1.3 研究对象和内容
第2章 试验设备
    2.1 土体电导性和渗透性多功能测试装置
    2.2 基于电阻率的撞击液化测试装置
    2.3 试验设备验证和校正
        2.3.1 验证试验
        2.3.2 孔压计标定
    2.4 小结
第3章 渗透系数与结构因子的关系
    3.1 理论分析
    3.2 预试验
    3.3 单一粒径试验
        3.3.1 试验装置和土样
        3.3.2 试验过程
        3.3.3 渗透系数和孔隙率的关系
        3.3.4 结构因子与孔隙率的关系
        3.3.5 渗透系数与结构因子的关系
    3.4 混合粒径试验
        3.4.1 试验方案
        3.4.2 渗透系数与孔隙率的关系
        3.4.3 结构因子与孔隙率的关系
        3.4.4 渗透系数与结构因子的关系
        3.4.5 曲率系数的影响
        3.4.6 不均匀系数的影响
    3.5 简化模型
    3.6 试验验证
    3.7 小结
第4章 一维土体撞击液化电测试验
    4.1 试验方案
    4.2 试验结果和讨论
        4.2.1 水夹层现象
        4.2.2 加速度与超静孔压结果
        4.2.3 电阻率结果
        4.2.4 电阻率发展与超静孔压发展的关系
    4.3 小结
第5章 孔隙水流动导致局部变形机理
    5.1 水夹层产生机理分析
    5.2 孔隙局部变化特征
    5.3 局部孔隙水流动导致局部变形机理
    5.4 小结
第6章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 创新
    6.3 展望
参考文献
攻读学位期间的成果
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 苏立君;张宜健;王铁行;;不同粒径级砂土渗透特性试验研究[J];岩土力学;2014年05期

2 邹海峰;刘松玉;蔡国军;杜广印;;基于电阻率CPTU的饱和砂土液化势评价研究[J];岩土工程学报;2013年07期

3 郭秀军;吴水娟;马媛媛;;生活垃圾渗滤液污染砂土电阻率法量化检测研究[J];岩土工程学报;2012年11期

4 杨永香;周健;贾敏才;胡金虎;;饱和砂土液化特性的可视化试验研究[J];岩土力学;2011年06期

5 曹振中;袁晓铭;王维铭;孙锐;;汶川地震砂砾土液化分布及土性特征初步研究[J];土木工程学报;2010年S2期

6 张建民;王富强;;饱和剪胀性砂土液化后流滑现象与机理[J];岩土力学;2010年09期

7 董志良;陈平山;莫海鸿;张功新;;真空预压下软土渗透系数对固结的影响[J];岩土力学;2010年05期

8 查甫生;刘松玉;杜延军;崔可锐;;基于电阻率的非饱和土基质吸力预测[J];岩土力学;2010年03期

9 吕卫清;董志良;陈平山;莫海鸿;;正常固结软土渗透系数与固结应力关系研究[J];岩土力学;2009年03期

10 查甫生;刘松玉;杜延军;崔可锐;;基于电阻率法的膨胀土吸水膨胀过程中结构变化定量研究[J];岩土工程学报;2008年12期

本文编号：2843553