含细粒饱和砂土静态液化特性试验研究讲解.ppt

土木工程学院 肖朝昀 zyxiao@hqu.edu.cn 第十二届全国土力学及岩土工程学术大会 含细粒饱和砂土静态液化特性试验研究 肖 朝 昀 华侨大学岩土与地下工程系 介绍提纲： 研究背景 研究内容及试验方案 细粒粒径大小和含量对砂土液化影响 细粒塑性对砂土液化特性的影响分析 基于粒间孔隙比的砂土液化分析 问题的提出与研究意义 2008年9月8日，山西省襄汾溃坝事故，形成泥石流，波及下游500米左右的矿区办公楼、集贸市场和部分民宅，事故导致277人死亡、4人失踪、36人受伤，直接经济损失达9619.2万元。 ①阵雨后坡面上雨水； ②松散边坡受到雨水侵蚀；③边坡土体抗剪强度下降；④雨水进一步侵蚀斜坡；⑤不稳定的低坡土体出现滑移破坏。 ①在雨水作用下较低的斜坡受到破坏而被冲走；②/③受到边坡滑动的扰动，导致后方坡体的孔隙水压力迅速上升，抗剪强度迅速下降至为零，呈大面积流滑破坏 。 问题的提出与研究意义 在加载过程中偏应力在峰值后的急剧降低而接近零值，砂土表现出类似于流体的特征，但由于砂土未承受动荷载作用，为与通常的振动液化区别，故称之为静态液化。自然界中饱和砂土中含有粉粒或/和粘粒，因此研究含细粒的饱和砂土静态液化具有重要意义。 研究内容及试验方案 1 细粒粒径大小 2 细粒塑性 饱和砂土静态液化 粒间孔隙比 研究内容及试验方案 纯净砂S 硅微粉FI 尾矿粉 FII 石粉 FIII 细粒粒径对饱和砂土静态液化影响 5%、15%、20%、30%、45% 粉粒掺量 3.55、5.95、12.94 粒径比D50/d50 50kPa 围压 表1 细粒粒径影响试验方案 研究内容及试验方案 纯净砂S 细粒塑性对饱和砂土静态液化影响 5%、10%、15%、20% 细粒掺量 膨润土300 高岭土18 塑性指数IP 50kPa、100kPa、200kPa 围压 表2 细粒塑性影响试验方案 膨润土 高岭土 细粒粒径大小和含量对砂土液化影响 纯净砂在剪切过程中没有发生液化性状，抗剪强度处于持续增强状态，表现出硬化型。 纯净砂S的试验结果： 纯净砂S剪切结果图 纯砂S+硅微粉FI，D50/d50=3.55试验结果： 细粒粒径大小和含量对砂土液化影响 重塑粉砂SFI在各掺量均发生了静态液化现象，达到峰值后抗剪强度降为0。 纯砂S+尾矿粉FⅡ，D50/d50=5.95试验结果： 细粒粒径大小和含量对砂土液化影响 细粒含量5%时，暂时液化； 含量15%、20%时，液化，有一定残余强度； 含量30%、45%时，完全液化。 纯砂S+石粉FⅢ，D50/d50=12.94试验结果： 细粒粒径大小和含量对砂土液化影响 细粒含量5%、 15%、20%时，无液化，充分稳定； 含量30%、45%时，完全液化。 细粒粒径大小和含量对砂土液化影响 细粒粒径大小是影响砂土液化的一个重要因素。 在细粒含量小于30%时，随着粒径比的增大，饱和砂土会出现完全液化、暂时液化、充分稳定的性状，且细粒含量的作用规律受到细粒粒径大小的影响。 细粒含量大于30%时，纯砂颗粒被细粒分开，砂土将从砂粒转换成细粒主导整体骨架结构来承受外力剪切作用。 小结： 固结围压100kPa、20%相对密度的试验条件下，纯净砂掺入5%膨润土细粒和5%高岭土细粒。 细粒塑性对砂土液化特性的影响 充分稳定 暂时液化 完全液化 固结围压50kPa 细粒塑性对砂土液化特性的影响 掺入低塑性细粒曲线均表现出典型的软化型应力应变关系，表现出完全液化现象。 掺入高塑性细粒 5%时，静态液化； 10%时，暂时液化； 15%、20%，充分稳定。 固结围压100kPa 细粒塑性对砂土液化特性的影响 掺入低塑性细粒曲线均表现出典型的软化型应力应变关系，表现出完全液化现象。 掺入高塑性细粒 5%、10%，暂时液化； 15%、20%，充分稳定。 固结围压200kPa 细粒塑性对砂土液化特性的影响 掺入低塑性细粒曲线均表现出典型的软化型应力应变关系，表现出完全液化现象。 掺入高塑性细粒，各掺量情况下均为暂时液化。 固结围压的影响 细粒塑性对砂土液化特性的影响 随着固结围压的增大，纯净砂从充分稳定状态退化为暂时液化。 对于含低塑性细粒（高岭土）提高固结围压并不能抑制或阻止完全静态液化行为的发生。 固结围压的影响 细粒塑性对砂土液化特性的影响 掺加高塑性细粒（膨润土），细粒含量较低时(5%) ，固结围压增大，砂土抗液化性能逐渐提高，与纯净砂相反； 细粒含量较高时(15%、20%)，抗液化性能随着围压的增大反而下降，呈现 “逆反性”，与纯净砂一致。 5%膨润土 15%膨润土 细粒塑性对砂土