饱和黄土液化标准的试验研究

变 的变 化规律 ，以及应变 和孔 压 的相互 关系 进行 分 析 ，提 出黄土 液化 标准 ，为工程抗 震和 震害 预 防提
土层 也会 液化 ， 达 １ ｍ 的农 业灌 溉造 成土 层 的不 深 ５
从 图 １ 以看 出，在加 荷 的前几 周 ，振动孔 压平 缓 可 增加， 约在 第 １ 次时振 动孔 压快 速增 加 。当应 变 Ｏ振
小于 ２ ％时， 孔压和 应变 增长 缓慢 ；应 变人 于 ２ ％后 ，
稳 定 。高含水 量黄 土 的塑性 降低 ，黄土 的残 余强度 降低 到 ２１ｋ ａ是 这种现 象 发生 的两个 根本 原 因。 —５Ｐ 国内也对 饱和 黄土 的液化 现象 进行 了众 多研 究［引 ４。 － 前 人在饱 和黄 土振动 液化 的研 究 中 ，对 孔 隙水 压 力 的上 升给 予 了较大 兴趣 ，建立 了众 多 的孔压模 型Ｌ Ｊ ７ 。由于孔压 上 升所受 到 的影 响因素较 多 ，饱和
ｐｒｍｅｅ ｆｈ ｑ ｅａｔ ｎｃｉ ｒ ｎ １１ ｓ ｏ ｆｒｈ ｏ ｓｌ ａ ｄｕ ｄａ ｅ ｓ （ Ｕ ｏ ｅｕ ｄｓ ｒｅ ｅｓ ａａ ｔｒ ｅｌ ｕ ｆｃ ｏ ｒｅｉ ． １ ｔ ｔ ｓ ｗ： ｏ ｅｃ ｎｏｉ ｔ ・ｎ ｒｉ ｄｔ ｔ Ｃ ） ｆｈ ｎ ｉｕｂ ｄｌ ｓ， ｏｔ ｉ ｉ ｔ ｏ ｅ ｅ ｓｈ ｔ ｄｅ ｎ ｅｓ ｔ ｔ ｏ
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Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ａｕ ａ ｅ ｏ ｓ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｒａ ｉｌｔ ｓ ｈ ％ ａ ｉｌ ｓｒ ｉ ｓ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｓ ｔ ｅ ｋ ｙ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ｌ ｅ ｓ ｉ ｙ ａ ｃ ｔ ｘ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ３ ｉ ｘ ａ ｔａｎ ｉ ｕ ｏ ｗａ ｄ ａ ｈ ｅ
Ｅｘｐ ｒｍ ｅ ｔ ｌＳ ｕ ｎ ｔ ｑ ｆ ｃ ｉ ｎ Ｃｒｔ ｒ ｏ ｆＳａ ｕｒ ｔ ｄ Ｌｏ ｓ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｄｙ ｏ ｈｅＬｉ ｕｅ ａ ｔｏ ｉｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ａ ｅ ｅ ｓ
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性士 相混 淆 。在 一定条 什 卜，半干 旱气候 条件 下 风 成黄 土 具有较 大 的液化 势 。１２ 宁夏海 原 的 ８ ５ ９０年 ． 级大 地震 以及 １８ 塔 吉克发 生 的 ５ ９９年 ．５级地 震 ，
收稿 日期 ：２ １－３２ ０ １０ ．２ 摹金 项 目：国家 自然 科学 基金 （０７ ２ ９； 围地 震局 兰 州地震 研究 所论 著编 号 ：Ｌ ２ １０ ０ ５ ３８ ３） ￣ Ｃ ０ １３
前 ，士样 由于应变 太 大而破 坏 。
压 能否 上升达 到有 效 固结 围压 一直 是一 个争 执 的焦 点 ，而在 孔压 上升 过程 中产 生较大 的变 形 以及变 形
和孔 压 的关系 得 到 了公 认 。本文主 要从 试验 角度研 究 不排 水情况 下 ，对饱 和黄 土在荷 载振 动作 用下应
（．ａｚｏ ｓｉ ｔｏ ｅ ｍ ｌｇ， Ｅ ， ａ ｚｏ ７００，ｈｎ ， ｐ ｎ ａ ｏａｏｙｏ ｏｓ ａｔｑ ａｅＥ ｇｎｅｉｇ Ｃ Ａ Ｌ ｎｈ ｕ ７００，ｈｎ １ ｎｈ ｕ ｎｔｕｅｆＳｉ ｏｏｙ Ｃ Ａ Ｌ ｎｈ ｕ ３０ ０Ｃ ｉａ ２ Ｏ ｅ ｂｒｔｒ Ｌ Ｉ ｔ ｓ ＂ Ｌ ｆＬ ｅｓ ｒ ｕｋ ｎ ｉｅｒ ， Ｅ ， ａｚｏ ３０ ０Ｃ ｉａ Ｅ ｈ ｎ ３Ｇ ｏｅｈｉ ｌ ｓｓ ｒ ｒｖｎｉｎ ｎ ｉ ｅｉｇＴｃｎ ｌ Ｒｓａｃ ｅ ｔ ｏ ａｓ ｒｖ ｃ， Ｅ ， ａｚｏ ７ ００，ｈｎ ， ． ｅｔ ｎｃ Ｄｉ ｔ Ｐ ｅｅｔ Ｅ ｇｎ ｒ ｃ ａ ａｅ ｏ ｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ｅｅｒｈＣ ｎｅ ｆＧ ｎｕＰｏｉ ｅ Ｃ Ａ Ｌ ｎｈ ｕ ３０ ０ ｉａ ｙ ｇ ｒ ｎ Ｃ ＂
（． １ 中国地震局兰州地震研 究所，甘肃 兰州 ７ ００ ； ００ ３ ２ 中 国地 震局 黄土地 震工程 开放 实验 室，甘 肃 兰 州 ７ ０ ０； ． ３０ ０ ３甘肃省岩土防灾工程技术研究 中心，甘肃 兰州 ７０ ０；４ 兰州大学，甘肃 兰州 ７ ００） ． ３ ００ ． ００ ３ 摘 要： 根据饱和黄土在动荷载振动作用下的试验结果提 出了以黄土 的 ３应变为主要考虑 因素的液 ％ 化破坏标准。试验表 明：在 固结不排水的动三轴试验 中，黄土结构连接 强度随循环次数的增加 而逐 渐丧失， 体积收缩， 在不排水条件下转化 为孔隙水压力的上升和有效应 力的下降， 最终可能出现 “ 初 始液化”和 “ 循环活动性”现象。３轴应 变一定出现在 “ ％ 初始液化”前；３轴应 变后应变大幅增加 ， ％
黄土 的孔 压上 升过 程一 直未 能得 出统一 的认 识 ，孔
孔压和 应变 增长加 快 ； 当应 变达 到 ３ ％时， 孔压在 一 个周 期 内的波动增 大 ， 即孔 压 的峰值 在增 加 ，但 其 谷值在 下 降；当应变 大 于 ３ ，一个 周期 内的孔压 ％后 波动达 到 了 ９ ｐ ，孔 压持 续上 升直 至达 到有 效 同 ０ｋａ 压 ，即 ３ ％应 变 发 生在初 始 液化 前 。在“ 始 液化 ” 初
Hale Waihona Puke Baidu
０ 前 言
统 计 资料 表 明 ，两安 、太 原 、兰州 等黄 十地 区 城市 近年 来地 下 水位都 已普遍 回升 。尽 管黄 土物 理 性质 与 黏十有 相似 之 处 ，但 由 丁独特 的大孔 隙结 构 和弱 胶 结特征 ，它有其 自身 的特 点 ，不应 与 一般 黏
均在 黄十 层 中触发 了广‘ 的液化 ， 成严 重破坏 …。 泛 造
第３ ３卷 ２１ 年 ０１
增 刊 ８月
北 地
震 学
报
Ｖｏ ．３ Ｓ １３ ｕｐｐ ． Ａ ｕ ｓ，２ １ ｇｕ ｔ ０１
ＮＯＲ ＴＨＷ ＥＳ ＥＲＮ Ｅ Ｓ ＯＬＯＧＩ Ｔ Ｓ ＩＭ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ
饱和 黄土液化标 准 的试验研究
孙海妹 １， ，王兰 民 １３ ，， ２４ ３ ， ，王 ２ ， 平 １， ， ，刘红玫 ２ ２ ３ ， ， 。
孔压有可能达到初始有效 固结 围压 ，也有可能在 “ 初始液化”前破坏。３轴变形是黄土稳定 变形和 ％
大幅 变形 的 临界 点 。
关 键 词 ：黄 土 ； 液 化 ；标 准 ； 试验 研 究 中 图分 类号 ：Ｔ ４ Ｕ４ ４ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１０ ０ ０—０４ （０ １增 刊 一１ ９— ５ ８４２ １１ ９ ０
ｗｉ ｃ ｅ ｓｎ ｆｔ ｅ ｃ ｃ ｅ ， ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｌｂ ｎ ｉ ｇ ｓ ｅ ｇ ｈ ｆｄ ｓ ａ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ｓ ｒ ｋ ｇ ， ｉｈ ｔ ｓ ｏ ｍｓｉ ｔ ｔ ｉ ｒ ａ ｉ ｇ ｏ ｙ ｌ ｓ ｔ ｅ ｓ ｃｕ ａ ｏ ｄｎ ｔ ｎ ｔ ａ ｅ ｗａ ｎ ｈ ｏ ｕ ｈ ｉ ａ ｅ ｗｈ ｃ ａ ｆ ｒ ｎ ｏ ｈ ｎ ｈ ｒ ｒ ｎ ｒ ｎ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｆ ｈ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｏ ｅｅ ｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｓ Ａｔｌｓ． ｈ ｉ ｉ ａ ｉ ｕ ｆ ｃｉ ｎ ’ ｎ ‘ ｃｉ ｃｉ ｉ ’ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｏ ｅ ｐ ｒ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｄ ｄ ｃ ｅ ｓ ｆ ｈ ｆ ｃ ｉ ｔ ｓ ． ａ ｔ ｔ ｅ“ｎ ｔ ｌ ｑ ｅ ａ ｔ ’ ａ ｄ‘ ｙ ｌ ａ ｔ ｔ ’ ｔ ｎ ｔ ｖ ｒ ｉ ｌ ｏ ｃ ｃ ｖ ｙ ｐ ｅ ｏ ｎ ｙ ｏ ｃ ｒ Ｎｏ ｍａｌ ， ％ ａ ｉ ｌ ｔ ｉ ｃ ｕ ｓｂ ｆ ｒ ｈ ｉ ｉ ａ ｉ ｕ ｆ ｃｉ ｎ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ｄ ａ ｔｒｔ ａ ． ｔａｎ ｈ ｎ ｍｅ ａｍａ ｃ ｕ ． ｒ ｌ ３ ｙ ｘ ａ ｒ ｎ ｏ ｃ ｒ ｅ ｏ ｅｔ ｅ“ｎ ｔ ｌｌ ｅａ ｔ ”ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ａ ｆ ｔ ｓ ｉ ｓａ ｉ ｑ ｏ ｎ ｅ ｈ ｒ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｂ ｉ ｕ ｌ ｎ ｐ ｒ ｒ ｓｕ ｅｍａ ａ ｈ ｔ ｅ ｉ ｉ ａ ｆｅ ｔ ｅｃ ｎ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｐ ｅ ｓ ｒ ． ｏ ｔ ｓｔ ｅ ｓ ｍｐ ｅｍａ ｅ ｎ ｒａｅ ｖｏ ｓ ａ ｄ ｏ ｙ ｏ ｅｐ ｅ ｓ ｒ ｙ ｒ ｃ ｈ ｔ ｌ ｅ ｎ ｉ ｅ ｃ ｉ ｏ ｓ ｌ ｔ ｒ ｓｕ ｅ Ｓ ｍｅ ｉ ａ ｌ ｙ ｂ ｖ ｄ ｏ ｍｅ ｈ ｄ ｓ ｏ ｅ ｅｏ ｅ ｔ ｅ“ ｎ ｔ ｌｌ ｕ ｆ ｃｉ ｎ ． ％ ａ ｉｌｓ ａｎ ｉ ｅ ｃ ｔ ａ ｏ ｎ ｅ ｗｅ ｎ ｂ ｉ ｇ ｓｅ ｄ —ｔ ｔ ｅ ｏ ｍ ａｉ ｎ ａ ｄ ｅ ｔ ｙ ｄ ｂ ｆｒ ｒ ｈ ｉ ｉ ａ ｉ ｅ ａ ｔｏ ” ３ ｉ ｑ ｘ ａ ｔ ｉ ｓｔ ｒ ｉ ｌ ｉ ｔｂ ｔ ｅ ｅｎ ｔａ ｙ ｓａ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔ ｒ ｈ ｉ ｃ ｐ ｏ ｎ ｂ ｉ ｇ ｌ ｒ ｅｄ ｆ ｒ ｔ ｎ ｅ ｎ ｇ ｅ ｏ ｍａ ｉ ． ａ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ Ｌｏ ｓ ； ｑ ｅ ａ ｔｏ ； ｉｅ ｉ ｎ Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌ ｔ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅ ｓ Ｌｉ ｕ ｆ ｃ ｉ ｎ Ｃｒ ｔ ｒｏ ； ｐ ｒｍ ｎ ａ ｕ ｙ ｓ
作者 简介 ：孙海 妹（９ ３） 女 ，博 上研 究 生 ，工程 师 ，主要 从事 黄土 动力 学 的试验 研 究． １７ 一 ，
２０ ０
西
北
地
震
学
报
２１ ０ １钲
要。
２ １ 均 压 固结下 的孔压 、应变特 性 ． 本 组 试 验 是将 原状 黄 土 试 样饱 和 、 均 压 Ｉ 结
后 ，施 加不 同大 小 的循 环荷 载进 行液 化破坏 试验 。 图 １ 列试 验 的固结 围压 １０ｋ ａ 动荷 载 ２ Ｐ ， 所 ３ Ｐ， ５ｋ ａ 循 环应 力 比为 ０１ ．。 图 １为动荷载 作用 下轴 应变 和孔 压 时程 曲线 。
Ｐａａｈ 和 Ｐ ｒ （９ ２ 旨 ，美 国黄 土状粉 ｒｋ ｓ ｕ １８） ｌ 出
土 中 的黏土成 份延 缓 了孔 压 的发展 过程 ，在所 有 的 试验 中， １％的轴应 变 多发 生 于 “ 始液 化 ”前 。 ０ 初 Ｉ ｉａａ （ ９ ０ ｊ 对 由 １ ８ ｓ ｈ ｒ １ ９ ）｜ ｈ Ｊ 针 ９ ９年塔 吉克 ５ ．５级地
震触 发 的黄土滑 坡现 象 ，指 出半干 旱地 区 的风成黄
黄 士液化 己造 成 的灾害 、性 质 的不 同和 范 围的扩 大 都说 明将 饱和 黄土 与一 般性 黄十 以及饱 和黏 土进 行 区别 ，单 独对 其进 行深 入研 究 的必要性 和紧 迫性 。 尽管 黄士 在水 和地 震作 用下 孔 隙水 压 力 的发 展有 时
不 能达到 有效 固结 围压 ，而 是产 生较人 的变 形 ，但 是其 液化 后较 低 的抗剪 强度 和大变 形对 结构物 、生 命线 工程 安全 有着 较大 的影 响 。因此 ，研究 黄十 地 震液 化 中的变 形规 律对 于分 析液 化 的危害性 极 为重