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离心机振动台与大型振动台自由场砂土液化试验研究

程前  
【摘要】:地震过程中饱和砂土液化是造成地基失效,引起建筑及工程结构严重破坏的主要原因之一。饱和砂土液化问题的研究已取得了丰富的研究成果,这些主要集中在两方面:其一是基于震害资料利用统计回归方法给出的各种经验判别方法;其二是利用室内动三轴试验给出的砂土液化机理及抗液化强度的试验研究成果。而利用大型振动台及离心机振动台联合试验研究液化机理方面的工作还不多见。本文针对自由场地饱和砂土,利用大型地震模拟振动台及离心机振动台进行了对比试验研究,并利用有限元软件Open Sees对试验结果进行了数值检验。目的是分析两种振动台试验的合理性,并研究自由场地饱和砂土地震过程中的加速度变化特征及孔隙水压力发展规律,为可液化场地的土工结构抗震设计提供参考。本文完成的主要工作如下:1、设计了离心机振动台饱和砂土液化试验及大型地震模拟振动台试验方案,完成了两种振动台饱和砂土多工况的地震模拟液化试验。2、对两种振动台试验的结果进行了详细的分析,并进行了对比研究,分析结果表明:离心机振动台试验的应力与应变与原型是一致的,能够模拟原型应力场中的应力条件,可再现原型在实际应力条件下的真实动力响应。大型振动台试验在研究重力起主要作用的问题时,无法同时满足应力应变的相似关系,但仍可以定性的反应一些地震液化的规律。3、利用有限元软件Open Sees对两种振动台试验进行了数值模拟,结果表明离心机振动台试验结果与数值模拟结果在大震时两者的地震反应规律一致,在中震时上部土层规律一致。这表明数值模拟和离心机振动台试验差异不大,可以利用有限元软件Open Sees做数值模拟研究饱和场地地震液化问题。数值模拟和大型振动台试验的结果存在一定差异,大型振动台试验的液化程度低,大型振动台试验对饱和砂土液化模拟是不够合理的,只能做一些液化规律的定性研究。


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