饱和粉土振动液化分析

第26卷第10期 岩 土 力 学 V ol.26 No.10 2005年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2005

收稿日期：2004-04-06 修改稿收到日期：2004-06-28 基金项目：铁道部发展基金资助项目（No.2002G002(B)）；国家杰出青年科学基金资助项目（No.50325826）。

作者简介：李立云，男，1973年生，博士研究生，主要从事土壤液化及土-结构相互作用方面的研究。E-mail: llyun5921@

文章编号：1000－7598－(2005) 10―1663―04

饱和粉土振动液化分析

李立云1，崔 杰2，景立平3，杜修力1

（1.北京工业大学 工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100022；2. 广州大学 工程抗震中心，广州 510405；

3. 中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080）

摘 要：液化是造成场地地震破坏的首要原因之一。自Casagrande 的经典工作以来，对地震液化的研究已经取得了很大的进展。然而这些研究大多是针对于砂土而进行的，对于粉土液化研究的相对较少，且粉土的液化特性也有别于砂土。因此，在已有研究的基础之上利用粉土液化试验得出的结果，分析了粉土液化的机理、影响因素以及在振动过程中粉土中孔隙水压力的增长规律，认为粉土中的粘粒含量、密实度以及土的结构性对其抗液化能力有较大的影响。考虑到试验中振动次数的离散性，引入了时间参数的概念，根据动三轴试验结果提出了孔隙水压力增长的经验公式，可以比较方便地应用于计算液化的有限元程序中去。

关 键 词：粉土；液化；孔隙水压力；孔压模型 中图分类号：TU 443 文献标识号： A

Study on liquefaction of saturated silty soil under cyclic loading

LI Li-yun 1

, CUI Jie 2

, JING Li-ping 3, DU Xiu-li 1

(1. Beijing Lab of Earthquake Engineering and Structural Retrofit, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China;

2. Guangzhou University, Guangzhou 510405, China;

3. Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China)

Abstract: Soil liquefaction is a major cause of site damage during earthquakes. Since Casagrande’s works, significant progress has occurred. But, most of these are applicable for sandy soils. So, based on the former research and the dynamic triaxial test, some questions are analyzed, including the mechanism of silty soil liquefaction and some factors, such as the clay particle content, the relative density and the structure of the soil, which impact on the liquefaction strength of the silty soils. The pore water pressure is also studied. Considering that the number of cyclic loading is non-continuous, a new applied model is proposed to evaluate the pore water pressure, which is expediently applied into the finite element method programs. Key words: silty soil; liquefaction; pore water pressure; pore water pressure model

1 引 言

土壤液化是一个涉及面很广且较为复杂的问题，在地震或其它动荷载的作用下饱和土可能会发生液化，且因此造成很大的直接或间接经济损失。1976年唐山地震引起陡河、滦河、蓟运河、海河故道及月牙河等河岸滑移、地裂、喷砂，造成唐山胜利桥、越河桥、汉沽桥等公路和铁路桥长度缩短、桥台倾斜、桥墩折断落梁、河道变窄，天津毛巾厂、天津钢厂等单位数十栋房屋被拉断、倒塌或开裂[1]。1995年的神户大地震中，由于液化导致了城市道路坍塌，河、海岸岸坡滑移，房屋倾倒，神户港的许多重力式码头和邻近的人工岛挡土墙遭到了严重的

破坏[2]。1999年的土耳其Kocaeli 地震中，Adapazari 市的地面遭到强烈的破坏，4个中心市区超过1 200幢建筑倒塌或是严重损坏，数百栋结构物翘起或是陷入地下，其部分原因是由于土壤液化[3]。研究发现可液化土涉及到砾石土、粉砂、细砂、中粗砂以及粉土等土类。

自1964年美国Alaska 地震和日本新瀉地震之后，关于土壤液化问题的研究已经取得了巨大的发展，但这些研究大多是针对砂土的，而粉土在我国广泛分布，许多建筑物、铁路、公路等都构筑在饱和粉土中。因此，本文依据饱和粉土的液化强度试验，试图详细叙述粉土液化的若干问题，以期对今后的工作有所裨益。