饱和砂砾土的液化特性及变形、强度参数的相关性研究

由于试验设备、技术等原因，砂砾土的动力特性研究尚不充分，尤其是饱和砂砾土的液化特性方面的研究更是少见；另一方面，以往的研究通常认为只有饱和细砂才可能液化。迄今，在研究砂砾土液化时，常规做法是剔除实际砂砾土中大颗粒，用模拟料代替实际砂砾土进行试验。然而，模拟料是否能代表实际砂砾土？是一个值得商榷的问题。本项申请利用自行研制的大、中、小型静、动三轴仪，对饱和砂砾土液化特性及其变形、强度参数的相关性进行

砂砾料具有渗透系数较大、压缩性低、抗剪强度和变形模量高以及施工易压实等诸多优良工程特性，因而被广泛应用于人工填海、大坝填筑和高速公路的路基填筑。以往液化后问题的研究主要是针对饱和砂土和粉土进行的，对于砂砾土液化后变形与强度特性的研究尚不多见。本项目拟运用自行研制的高精度中型动三轴仪，研究饱和砂砾土液化后单调加载变形与强度特性。以强度恢复转折点应变、不同阶段模量和残余强度为着力点，总结饱和砂砾土液化后变形与强度发展的宏观规律；采用颗粒流方法对三轴试验进行数值模拟，研究砂砾土液化后单调加载过程中颗粒的接触、旋转、滑移、重组以及孔隙水压力的演化规律，探明饱和砂砾土液化后变形的细观机理；建立饱和砂砾土液化后实用非线性应力应变模型，借鉴商用液化后变形分析程序ALID的思路，将本项研究建议的饱和砂砾土液化后应力应变模型引入课题组自行开发的有限元程序中，为砂砾土场地和地基的地震液化后应力变形分析提供依据

采用中型三轴仪，设计了适合研究饱和砂砾料液化后静力再加载的变形特性的试验方法，考察了相对密度、初始有效固结压力、液化安全率和循环动应力比等因素对饱和砂砾料液化后静力再加载变形特性的影响。结果表明：饱和砂砾料液化后静力再加载时其应力～应变关系与未经振动荷载作用的试样明显不同，可分为三个阶段：模量恢复段、模量稳定段和塑性流动变形阶段。相对于饱和砂土而言，砂砾料液化后不存在很大应变范围内抗剪强度近乎为零的现象。提出了确定液化后静力再加载试验曲线特征物理量的方法，该方法避免了确定特征物理量的随意性带来的主观误差，保证了物理量之间关系分析的准确性。基于试验结果，建立了可综合考虑初始有效固结压力、液化安全率和抗液化应力比等影响因素的饱和砂砾料液化后静力再加载应力～应变关系的三直线模型，并给出了参数确定方法。将模型添加到有限元程序中，对理想砂砾料坝进行了液化后变形分析，验证了模型的数值分析可行性。 2100433B

普通三轴试验可求得如下各种强度及变形特性曲线：

(1)主应力差与轴向应变曲线。

(2)轴向压力与侧向压力之间关系曲线。

(3)莫尔强度包络线，据此，再导出各类型的莫尔强度包线方程。

(4)主应力差与横向应变的关系曲线。

(5)主应力差与体应变关系曲线 。