基于振動臺試驗對不同樁體加固液化土特性的研究.pdf

1、縱觀國內外自然災害，地震是給人民的生命、財產帶來巨大損失的主要災害，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，導致建筑物開裂、傾斜甚至倒塌破壞，加大了地震災害損失。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生，加固后土體也因液化發生失穩，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用，但在加固液化土方面的研究很少;碎石樁是公認的加固液化土體最有效的方法，并在實際工程中廣泛應用，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的內在聯系，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）及黃土地區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室項目“液化土層樁基礎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據，統計整理試驗數據，繪制各參數不同埋深處的時程曲線，并對其參數的特征值一峰值、60s數據進行整理，繪制出對比曲線進行分析，歸納總結變化規律，得到如下結論:
　　(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，試驗結束時超靜孔隙水壓力得到消散，土體強度增強。根據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），據關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。根據土壓力峰值變化曲線擬合出土壓力峰值與埋深的關系式:P=-bZ2-cZ(

7、式中:P-土壓力峰值(kPa);Z-土體埋深(cm);b、c-系數），根據關系式可以計算出各埋深的土壓力峰值。
　　(3)各組試驗模型中沉降量峰值均隨埋深的增加而減小，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。根據沉降量峰值對比曲線，擬合出沉降量與埋深的關系式:Z=mS-n(式中:Z-土體埋深(cm);S

8、-沉降量峰值(mm);m、n-系數），根據關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