地铁地基液化变形的震慑因素,液化地基管理的

作者:信息科学

现任河海大学土木与交通学院安全与防灾工程研究所所长,兼任国际土力学与岩土工程学会沿海内河减灾与修复专业委员会(ISSMGE/TC303)秘书长、中国岩石力学与工程学会环境岩土工程分会秘书长、中国振动工程学会土动力学专业委员会委员兼青委会主任、中国地震学会岩土工程防震减灾专业委员会青委会主任、中国土木工程学会土力学与岩土工程分会土的强度及本构关系专业委员会委员、中国岩石力学与工程学会岩土工程信息技术与应用分会理事、中国土木工程学会工程风险与保险研究分会理事、中国地震学会工程勘察专业委员会委员、江苏省岩土力学与工程学会理事等。

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将时域里的地震波转换到频域里的地震波将是完全等效的,变形和孔隙水压力的增长应该是地基在地震作用下不断损伤的结果,这种损伤是它所消耗能量的反应。所以,可以从地震的富立叶频谱图曲线所围成的面积即地震波的能量,来分析输人不同地震波的土层反应差异,很显然台湾地震波的能量相当大,因此它的破坏性也就最强。

图片 2 陈育民,1981年10月出生于安徽潜山,博士,教授,博士生导师。2002年本科毕业于中国矿业大学资源与地球科学学院地质工程专业,2007年博士毕业于河海大学岩土工程专业,2010年河海大学力学博士后流动站出站,美国普渡大学访问学者,日本东京大学客员研究。

对于液化等级属于中等的场地,尽量多考虑采用较易实施的基础与上部结构处理的构造措施,不一定要加固处理液化土层;

从图3中可以看出,随着粘性土含量的增加,隧道顶点水平残余变形和竖向残余变形都大幅度下降,但当粘性土含量从10写增加到20%时,残余变形并不明显减少或基本保持不变,表现为较多的粘性土的性质。

作为负责人主持国家自然科学基金4项,作为主要成员参与了国家自然科学基金高铁联合基金项目、高等学校学科创新引智计划、教育部“创新团队发展计划”等重大课题。入选江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人计划,获中国岩石力学与工程学会青年科技奖金奖,中国振动工程学会青年科技奖,全国优秀博士学位论文提名奖,江苏省优秀博士学位论文奖。作为主要完成人获得国家技术发明二等奖2项,获省部级一等奖3项,二等奖2项。

倾斜场地的土层液化往往带来大面积土体滑动,造成严重后果,而水平场地土层液化的后果一般只造成建筑的不均匀下沉和倾斜,2001规范4.3.6条的规定不适用于坡度大于10O的倾斜场地和液化土层严重不均的情况;

在粘性土层中即使孔压达到了围压,也不会出现砂土液化现象,其主要原因是粘性土的结构性比较强,颗粒之间有较强的粘结作用。在强度指标中反映此作用的是粘结力,故而笔者设想如果砂性土中含有较多的粘性土应该对砂土中的孔隙水压力发展有抑制作用,于是在进行有限元有效应力模拟分析时,修改了土的剪胀参数。

报告时间:2018年9月14日上午9:00-12:00

液化地基处理注意事项:

从图5~图8中,可以看出,各地震波的卓越频率fo相差较大,计算各地震波的动力反应显然不一样。唐山地震波表现为冲击型地震波;台湾地震波有两个峰值,表明台湾地震波有两次比较强的震动;苏南核电站地震波表现比较平缓,震动次数比较多且幅值较均匀,属于振动型地震;美国圣费尔南多地震波则介于两者之间。

报告题目:地震液化流动变形机理及对策

液化的震陷量主要决定于土层的液化程度和上部结构的荷载。由于液化指数不能反映上部结构的荷载影响,因此有趋势直接采用震陷量来评价液化的危害程度。例如,对4层以下的民用建筑,当精细计算的平均震陷值SE<5cm时,可不采取抗液化措施,当SE=5~15cm时,可优先考虑采取结构和基础的构造措施,当SE>15cm时需要进行地基处理,基本消除液化震陷。

粘性土的含量对砂性土的性质影响较大,粘性土含量的增加,能显著地抑制在地震荷载作用下地基孔隙水压力的发展,最终的隧道残余变形也大幅度地降低。但粘性土含量的增加到一定的比例时,砂土层中的地震孔隙水压力已基本上降到很小(孔压比小于0. 2 ),再增加粘性土含量将不能起到有效的作用,因此存在粘性土含量的有效界限问题。

报 告 人:陈育民 教授 博士生导师

液化等级属于轻微者,除甲、乙类建筑由于其重要性需确保安全外,一般不作特殊处理,因为这类场地可能不发生喷水冒砂,即使发生也不致造成建筑的严重震害;

a 为输人地震波的时程线,t1为地震结束时刻。

报告地点:科技园529

小编通过建筑行业百科网站——本网建筑知识专栏进行查询,梳理液化地基处理的基本对策情况,主要内容如下:

砂土的上覆土压力对其在动荷载作用下的动稳定性是有直接关系的。本文分别分析了地铁隧道埋深为10 m和16 m的情况,发现埋深10 m的隧道顶部震后残余变形将是埋深16m时的2倍。

在国内外重要刊物和学术会议上发表学术论文90余篇,其中SCI收录21篇,EI收录39篇,获得发明专利16项,实用新型专利7项,软件著作权6项。参编国家级标准3部,省级行业规程2部。以第一作者的编著《FLAC/FLAC3D基础与工程实例》由中国水利水电出版社出版发行,目前该书已累计出版发行超过11,500册,引用超过3,000次。

⑶加密法:包括振冲法、砂石桩法等,应处理至液化深度下界,采用振冲法和砂石桩法加固后,桩间土的标贯击数应大于液化判别标贯临界击数;处理的宽度范围应大于建筑物基础的范围,每边超出基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的1/2且不小于基础宽度的1/5,砂石桩法还不应小于5m;

2 砂性土中粘性土含量的影响

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地铁地基液化变形的影响因素有哪些呢,下面本网为大家带来相关内容介绍以供参考。

⑵桩基或深基础:采用桩基础时,桩端伸入液化浓度以下稳定土层中的长度,应按计算确定,且对碎石土、砾、粗、中砂、坚硬粘性土和密实粉土不应少于0.5m,对其它非岩石土不宜少于1.5m;

地铁容重对隧道震后残余变形的影响是显著的,可近似认为它们之间呈线形关系。

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在7度地震作用下,在南京地铁地基隧道顶部及拱腰处将发生局部液化现象,加大地铁容重,可有效降低地铁隧道的残余变形。特别当可液化砂层较厚,由于施工机械等原因振动碎石桩无法穿透可液化砂层时,或即使施工上不存在问题但也由于经济方面的原因使得无法全部穿透可液化砂层时,可考虑适当地加大地铁隧道容重来减少震后残余变形,从而获得较大地基抗液化变形稳定效果,增加地震地基液化时的隧道抗上浮能力。

⑷换填法:用非液化土替换全部液化土层。液化地基土的处理范围,在基础外缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5.

地震过程a 可以展开为N个不同频率的组合,并可用复数形式表示为:

现阶段,建筑企业如何处理液化地基基本情况?以下是中国本网小编梳理液化地基处理的基本对策专业建筑术语相关内容,基本情况如下:

1 地铁浮容重的影响

在液化层深厚的情况下,消除部分液化沉陷的措施,即处理深度不一定达到液化下界而残留部分未经处理的液化层,从我国目前的技术、经济发展水平上看是较合适的,但对独立基础和条形基础,处理深度不应小于基础底面下液化土特征深度值和基础宽度的较大值;

频域中的富立叶谱A与时域中的地震加速度过程a 是完全等效的。通过对唐山、台湾、苏南、美国这4条地震波的时程曲线作富立叶变换,可得图5~图8,其中横坐标为频率f (Hz ),纵坐标为富立叶幅谱,单位为g·s。

液化的危害主要来自震陷,特别是不均匀震陷。抗液化措施是对液化地基的综合治理,主要依据地基液化指数和建筑抗震设防类别的不同采取不同的对策。

由于地铁隧道的开挖,隧道附近土体应力有所释放,整个地铁隧道的平均容重将小于水的容重,使得地铁隧道在地震过程中产生相对较大的向上的位移。对地铁地基进行有限元有效应力模拟分析,结果表明加大地铁隧道的整体重量可明显地减少隧道的残余变形,因此它可作为一种经济可行的构造措施运用于地铁的设计。计算时取地铁隧道上方顶点残余变形作为评价标准。

液化地基处理的基本对策:

在大坝中,土石坝的基频与其刚度及坝高有关,刚度大者基频亦大,坝高则与基频成反比例。坝的刚度取决于动模量的大小,而动模量又随着动应变幅的增大而非线形减少。很明显,地基中也存在一个系统基频问题,输人不同的地震波则系统的基频不一样。如果地震波的卓越频率接近于系统的基频,则地基的地震反应最大。于是笔者对唐山地震波、台湾地震波、苏南核电站地震波和美国地震波作了频谱分析,以了解各地震波的卓越频率及其对地基地震的动力反应的影响。

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本文对几条地震波进行了富立叶变换处理,即将地震波从时域中变换到频域。通过分析,认为不同的输入地震波具有不同的卓越频率,越接近隧道地基系统的卓越频率,其地震反应越大。而且各地震波的能量是不一样的,台湾地震波所具备的能量是最大的,这与直接输入地震波进行动力反应分析的结果是一致的。

⑴强夯法:根据不同的土质条件和夯击能,可处理4~10m深度范围,处理的宽度范围应大于建筑物基础的范围,每边超出基础外缘宽度宜为基底下设计处理深度的1/2~2/3,且不宜小于3m;

从机理上来说,砂性土中的粘性土含量较少时,颗粒与颗粒之间的接触基本上发生在砂性土颗粒之间,因此这种类型的土基本上表现出了砂土的性质;当粘性土含量增加,粘性土微小的颗粒将不断包裹砂土颗粒,使砂性土之间的孔隙被粘性土填充,从微观上来看此时的砂土已从整体上表现出来粘性土性质,其抗液化能力将大幅度提高。

4 输入不同的地震波影响分析

3 地铁隧道埋深的影响

根据《建筑抗震设计规范》,场地上覆压力减少,将增加场地液化的可能性。为此,本文分别对埋深为16 m和10 m的同一隧道,进行有效应力分析,计算结果如图4所示。从中可知,隧道埋深浅对地铁工程的抗震稳定性是不利的,震后残余变形基本上增加了1倍。此结果笔者认为首先是液化区易出现在浅层或孔隙水压力在浅层发展最快所造成的;其次是隧道埋深减少使得其上覆有效压力大幅下降造成的。这两方面的原因,导致地铁隧道这种整体较轻的结构在地基液化的情况下产生更大的震后残余位移。

当输人苏南地震波、唐山地震波、台湾地震波和美国地震波时(其最大水平加速度幅值amax二均调整为。.19),地基地表的最大水平加速度分别为0.731 m/s2,0. 933 m/s2,1.22 m/s2和0. 901 m/s2,与计算断面的底层输人的最大加速度。.l9的比值分别为0. 731,0. 933,1. 22和0. 9010上述反应说明:输人台湾地震波时,地基的反应最大;输人苏南地震波时,地基的反应最小。为了解不同地震波对地基反应的差异,对这4条地震波进行了频谱分析。

由于地铁隧道的整体平均重度比较轻,在地震砂土液化过程中,产生了对隧道上浮作用,隧道的最终竖向残余变形表现为向上的位移。因此,如果在地铁隧道的设计和施工过程采取增加隧道整体平均重度和加大地铁隧道的埋深等构造措施,将能够减少隧道的震后残余变形、增加地铁地基抗震稳定性的。

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