基于振動臺試驗對不同樁體加固液化土特性的研究.pdf

1、縱觀國內(nèi)外自然災(zāi)害，地震是給人民的生命、財產(chǎn)帶來巨大損失的主要災(zāi)害，也是我們面臨要解決的主要問題。飽和砂土在地震荷載作用下發(fā)生液化，引起地面噴砂冒水、不均勻沉降、承載能力下降、地基失效，導(dǎo)致建筑物開裂、傾斜甚至倒塌破壞，加大了地震災(zāi)害損失。液化土加固一直是巖土工程界研究的熱點與難點，隨著近些年地震頻繁發(fā)生，加固后土體也因液化發(fā)生失穩(wěn)，因此研究不同液化土加固方法的機理刻不容緩。水泥土樁加固軟土地基提高地基承載力、減小不均勻沉降理論已相對成

2、熟，并且在實際工程中已得到廣泛的應(yīng)用，但在加固液化土方面的研究很少;碎石樁是公認(rèn)的加固液化土體最有效的方法，并在實際工程中廣泛應(yīng)用，但對不同干密度液化土加固機理的研究還較少。因此研究水泥土樁、碎石樁加固不同干密度液化土地基的加固效果，分析液化土各個參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，完善水泥土樁、碎石樁加固液化土理論等對其在實際工程中的應(yīng)用具有重要的意義。
　　本文依托國家自然基金資助項目“樁體加固液化砂土作用機理的試驗研究”（項目號:5057810

3、4）、山西省交通廳科技項目“黃土地區(qū)樁體加固砂土抗液化機理的研究”（合同編號:10-1-06）及黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室項目“液化土層樁基礎(chǔ)承載性狀的試驗研究”（合同編號:KLTLR-Y13-3），模擬地震荷載，通過振動臺試驗，展開對未加固液化土模型、水泥土樁加固液化土模型、碎石樁加固液化土模型進行一系列研究，其中每種模型包含裝箱土體干密度為1.5g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3的三組試驗。觀察每組試驗

4、模型的宏觀現(xiàn)象，采集不同埋深處超靜孔隙水壓力、土壓力及沉降量的試驗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計整理試驗數(shù)據(jù)，繪制各參數(shù)不同埋深處的時程曲線，并對其參數(shù)的特征值一峰值、60s數(shù)據(jù)進行整理，繪制出對比曲線進行分析，歸納總結(jié)變化規(guī)律，得到如下結(jié)論:
　　(1)未加固液化土模型和水泥土樁、碎石樁加固液化土模型超靜孔隙水壓力峰值均隨埋深的增加而增大;相同液化土加固模型超靜孔隙水壓力峰值隨著干密度的增加而減小，相同干密度未加固液化土模型超靜孔隙水壓力峰值最大，

5、水泥土樁加固液化土模型次之，碎石樁加固液化土模型最小。碎石樁為加固液化土模型提供排水通道，試驗結(jié)束時超靜孔隙水壓力得到消散，土體強度增強。根據(jù)超靜孔隙水壓力峰值曲線擬合出超靜孔隙水壓力峰值與埋深的關(guān)系式:U=-aZ(式中:U-超靜孔隙水壓力峰值(kPa);Z-土體埋深(cm);a-比例系數(shù)），據(jù)關(guān)系式可以求出任意深度的超靜孔隙水壓力峰值。
　　(2)三種液化土模型土壓力峰值沿埋深變化曲線呈過坐標(biāo)原點開口向左的二次拋物線，埋深24c

6、m處土壓力峰值最大，淺層次之，深層最小。相同干密度不同埋深處土壓力峰值碎石樁加固液化土模型最大，未加固液化土模型最小，水泥土樁加固液化土模型居中;相同液化土加固模型下土壓力峰值隨著干密度的增加而增大，未加固模型增加速度最快，水泥土樁加固模型次之，碎石樁加固模型最慢。試驗進行到60s時，相同干密度碎石樁加固液化土模型土壓力最大，水泥土樁加固模型最小，未加固模型居中。根據(jù)土壓力峰值變化曲線擬合出土壓力峰值與埋深的關(guān)系式:P=-bZ2-cZ(

7、式中:P-土壓力峰值(kPa);Z-土體埋深(cm);b、c-系數(shù)），根據(jù)關(guān)系式可以計算出各埋深的土壓力峰值。
　　(3)各組試驗?zāi)Ｐ椭谐两盗糠逯稻S埋深的增加而減小，土體表面沉降量最大。相同干密度未加固液化土模型不同埋深處沉降量最大，水泥土樁加固液化土模型居中，碎石樁加固液化土模型最小;同一加固模型不同埋深沉降量隨干密度的增加而減小。根據(jù)沉降量峰值對比曲線，擬合出沉降量與埋深的關(guān)系式:Z=mS-n(式中:Z-土體埋深(cm);S

8、-沉降量峰值(mm);m、n-系數(shù)），根據(jù)關(guān)系式可以求出任何埋深處的沉降量峰值。對干密度小的液化土，樁體加固形式對沉降的影響較大;當(dāng)干密度增大到一定程度時，未加固、水泥土樁加固、碎石樁加固液化土模型土體表面沉降量相差很小，說明樁體形式已對液化土沉降的影響不明顯。
　　綜上所述，無論任何樁體加固液化土其中部受到的水平地震力最大，這樣可能導(dǎo)致樁中部折斷，必須引起實際工程重視。碎石樁為液化模型土提供良好的排水通道，消散超靜孔隙水壓力，增