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高频机械振动下的砂土液化特性及其应用

李晓广  
【摘要】:砂土液化在地震中较为常见,液化后地基失效,导致大量建筑物损毁。然而,砂土液化在工程上被正面利用。例如,振动注浆被用于处理软弱地基,该方法首先通过振动机具的冲击振动,在砂土地基内形成软化区,然后利用注浆管将浆液压入砂土中;通过振动使混凝土液化泛浆再碾压形成碾压混凝土(RCC)等等。 本文的研究对象为含水饱和的粉细砂,针对其在振动载荷作用下可以液化这一工程特性,在不同工况条件下,利用静力触探仪测得粉细砂锥尖阻力,对比高频振动前后锥尖阻力变化情况,分析讨论了振动荷载作用时间、振动荷载作用频率、振动荷载作用距离等因素对于砂土液化效果的影响程度;利用粘度计测得不同工况下砂土液化后的粘度,通过对比液化前后粘度的变化,分析讨论了砂土的流变特性。 研究发现:1)在不同振动荷载作用时间下,振动时间越长,液化效果越明显,但存在一个临界液化时间,超过临界液化时间,液化效果将不会随之增加;2)在不同振动荷载作用距离下,砂土液化效果随着振动荷载作用距离的增大而变得不明显,振动载荷的作用在砂土中的传播随着距离加大而衰减,导致液化效果减弱;3)砂土液化效果随着振动频率的增加而变得明显,特别在振动荷载作用频率与砂土固有频率接近时,因为存在共振效应,此时砂土液化效果最为明显;4)在高频振动前后的粉细砂表观粘度显著减小,存在剪切稀化现象。液化后粉细砂的特性仍属于非牛顿流体,符合幂律流体。


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