基于振動臺試驗(yàn)對不同樁體加固的液化土橫向動力特性研究.pdf

1、飽和砂土的液化問題一直是各國巖土工程學(xué)者的重要研究課題。地震作用是飽和砂土發(fā)生液化現(xiàn)象的最主要原因，而且，近些年來，世界各地均頻繁發(fā)生大大小小的地震，直接給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的威脅，地震引發(fā)的次生災(zāi)害更是加劇了人們生命和財(cái)產(chǎn)的損失，自汶川地震以來，我國更是加強(qiáng)了對建設(shè)領(lǐng)域防災(zāi)減災(zāi)工程的關(guān)注度，因此，針對由地震作用引發(fā)的飽和砂土液化問題的研究顯得更為重要。目前，碎石樁加固液化土方法由于其具有良好的消散孔隙水壓力的能力而廣泛被實(shí)際

2、工程所采用，而水泥土這種剛性樁參與加固地基土的方式在提高地基承載力、消除地基不均勻沉降方面也有顯著的效果，液化土加固的實(shí)際工程也有應(yīng)用，但其機(jī)理的理論研究還較少。對樁體加固液化土機(jī)理的研究也多數(shù)從超靜孔隙水壓力、沉降等方面進(jìn)行，針對地震作用于液化土不同樁體加固動力響應(yīng)的研究還很少，因此，基于振動臺試驗(yàn)，從液化土橫向動力響應(yīng)研究入手，系統(tǒng)地分析不同樁體加固形式下液化土地基作用機(jī)理及其加固效果，并分析各個(gè)參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，完善樁體加固液化

3、土理論，對實(shí)際工程中的應(yīng)用具有重大的意義。
　　本文依托國家自然基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目號50578104）“樁體加固液化砂土作用機(jī)理的試驗(yàn)研究”，山西省交通廳科技項(xiàng)目(合同編號10-1-06)“黃土地區(qū)樁體加固砂土抗液化機(jī)理的研究”以及山西省交科院黃土實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(KLTLR-Y13-3)“液化土層樁基礎(chǔ)承載性狀的試驗(yàn)研究”，對6組液化土模型即未加固、單根碎石樁加固、單根水泥土樁加固、四根碎石樁加固、四根水泥土樁加固、碎石樁與水

4、泥土樁復(fù)合加固分別進(jìn)行振動臺試驗(yàn)，得到了不同樁體加固方式下液化土模型在不同埋深處超靜孔隙水壓力、土壓力和土層加速度的時(shí)程曲線，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比較與綜合分析，得到結(jié)論如下:
　　(1)未加固與不同樁體加固模型的超靜孔隙水壓力均隨埋深增大而增大。水泥土樁加固模型的超靜孔隙水壓力峰值過后隨著振動時(shí)間的增長基本保持不變，說明水泥土樁在消散孔隙水壓力方面起不到作用;碎石樁參與的加固地基模型的超靜孔隙水壓力峰值后均明顯減小，并小于其他加

5、固模型，說明碎石樁在消散孔隙水壓力方面的作用顯著。各組試驗(yàn)?zāi)Ｐ统o孔隙水壓力峰值隨埋深的變化曲線，擬合出的關(guān)系式:U=-kD（式中:U—超靜孔隙水壓力峰值，單位:kPa; D—土體埋深，單位:cm; k—系數(shù)），由此關(guān)系式可以對加固地基任意埋深處超靜孔隙水壓力值進(jìn)行預(yù)測。
　　(2)未加固與不同樁體加固液化土模型的土壓力沿埋深均表現(xiàn)出中層最大，上層次之，下層最小的趨勢。水泥土樁加固模型的土壓力均在試驗(yàn)開始后迅速達(dá)到峰值，之后下降并

6、趨于穩(wěn)定，且同一埋深處水泥土樁加固模型與其他加固形式相比的土壓力值比較小，說明水泥土樁分擔(dān)側(cè)向水平力有很好的效果;碎石樁參與加固的模型，其土壓力達(dá)到峰值后呈小幅回落，并保持到振動結(jié)束;由于碎石樁的排水使土體變密，其土壓力較之水泥土樁加固模型要大一些。根據(jù)各組試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯翂毫Ψ逯惦S埋深的變化曲線，擬合出的關(guān)系式:P=-aD2-bD（式中:P—水平土壓力峰值，單位:kPa;D—土體埋深，單位:cm; a，b—系數(shù)），通過關(guān)系式可以對任意埋深處

7、土壓力值進(jìn)行測算。
　　(3)未加固模型不同埋深處的土層加速度隨埋深的增加而減小，比樁體加固模型要大很多;碎石樁參與加固的地基模型其土層加速度值均呈現(xiàn)出中層較大、深層和淺層較小的變化規(guī)律;單一水泥土樁加固液化土模型在不同埋深處的土層加速度均隨埋深增加而減小;同一埋深處水泥土樁加固模型的土層加速度要比未加固模型小很多。根據(jù)各組模型土層加速度峰值隨埋深的變化曲線，擬合的關(guān)系式:A=kD+e，A=-aD2-bD+c（式中:A—土層加速度

8、峰值，單位:m/s2; D—土體埋深，單位:cm;k，a，b，c，e—系數(shù)），通過這兩個(gè)關(guān)系式可以對未加固模型、水泥土樁加固模型與碎石樁加固模型任意埋深處土層加速度值分別測算。
　　綜上所述，碎石樁具有很好的消散孔隙水壓力和擠密土體的作用，水泥土樁雖然沒有消散超靜孔隙水壓力的作用，但可以有效地分擔(dān)水平地震力;不同樁體加固液化土?xí)r，樁體中部所受到的水平地震力均為最大，易發(fā)生折斷現(xiàn)象，在實(shí)際工程中必須予以重視;樁體加固液化土均對土體橫