碎石樁復(fù)合地基的液化判別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)定碎石樁剛度的輔助試驗(yàn)裝置，包括用于與混凝土塊體連接的圓板、和用于嵌套在碎石樁的上端部的圓筒罩；所述圓筒罩垂直設(shè)置在圓板的下表面，圓筒罩的上沿與圓板的下表面相平貼連接，且圓筒罩與圓板為同圓心軸設(shè)置。圓板上第一圓圈上均勻設(shè)置有三對(duì)用于與混凝土塊體連接螺桿穿過(guò)的第一圓形通孔；圓板第二圓圈向內(nèi)均勻環(huán)設(shè)有多圈用于與圓筒罩連接的螺栓穿過(guò)的第二通孔，每圈第二通孔有三對(duì)均勻設(shè)置的第二通孔。本發(fā)明提供的測(cè)定碎石樁剛度的輔助試驗(yàn)裝置，該裝置將原有試驗(yàn)中的激振質(zhì)量全部放置在碎石樁的樁體上，只針對(duì)碎石樁的樁體進(jìn)行試驗(yàn)，大大減少了土體對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，提高了碎石樁剛度測(cè)試的精確程度。
【專利說(shuō)明】碎石粧復(fù)合地基的液化判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種碎石樁復(fù)合地基的液化判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，許多工程必須建設(shè)在高烈度嚴(yán)重液化地區(qū)，必須對(duì)該地區(qū)的地基進(jìn)行改良處理才可以轉(zhuǎn)化為建筑工程所需的良好地基。振沖碎石樁法作為一種不良地基的改良方法，常被使用在改良天然易液化地基，將不良地基轉(zhuǎn)化為優(yōu)良的碎石樁復(fù)合地基。
[0003]目前較典型的砂土液化判別方法有兩種，即Seed簡(jiǎn)化法和我國(guó)規(guī)范判別法。我國(guó)規(guī)范法屬于經(jīng)驗(yàn)法，是根據(jù)我國(guó)或者國(guó)外的幾次地震后出現(xiàn)噴砂，冒水、滑移和沉陷等地面變形為標(biāo)志的液化場(chǎng)地上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立起來(lái)的，成為目前我國(guó)常用的判別法則。Seed簡(jiǎn)化法屬于試驗(yàn)分析法，其實(shí)質(zhì)是將砂土中由振動(dòng)產(chǎn)生的剪應(yīng)力與產(chǎn)生液化所需剪應(yīng)力(即在相應(yīng)的動(dòng)力作用下砂土的抗剪強(qiáng)度)進(jìn)行對(duì)比來(lái)判定砂土是否液化。我國(guó)規(guī)范判別法主要根據(jù)幾個(gè)地震區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得來(lái)，所以具有明顯的地區(qū)特性，更加適用于發(fā)生過(guò)地震的那幾個(gè)地區(qū)。然而我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件存在差異，運(yùn)用統(tǒng)一規(guī)范判定勢(shì)必造成判別的不準(zhǔn)確。Seed簡(jiǎn)化法建立在試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，沒(méi)有判別效果的地域差異特性，但是比較適用于均勻地基，對(duì)于碎石樁復(fù)合地基，該方法的判定過(guò)于保守。而且目前我國(guó)缺少適用于碎石樁復(fù)合的地基的液化判別準(zhǔn)則。
[0004]碎石樁復(fù)合地基由土體和碎石樁樁體構(gòu)成，碎石樁樁體成為了復(fù)合地基的加筋樁，且樁體的剛度與土體的剛度不同，樁體由密實(shí)的碎石構(gòu)成，所以樁體的剛度要大于土體的剛度。在地震等振動(dòng)作用下，由于樁體的剛度大于土體的剛度，所以樁體分擔(dān)了更多的地震產(chǎn)生的水平剪力、土體分擔(dān)的地震水平剪力減少。復(fù)合地基的液化主要指復(fù)合地基中的土體的液化，由于土體中的地震剪應(yīng)力減少，所以地基的抗液化性能得到大幅度提升。
[0005]地震等振動(dòng)產(chǎn)生的水平剪力通過(guò)復(fù)合地基邊界傳遞至復(fù)合地基中的樁體和土體，樁體和土體各自分配了相應(yīng)的剪力。
[0006](I)關(guān)于樁體和土體各自分配的剪力采用Seed簡(jiǎn)化計(jì)算方法一剛度分配法。復(fù)合地基中某一深度地震剪力剛度分配法的表達(dá)式可表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種碎石樁復(fù)合地基的液化判別方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)確定碎石樁復(fù)合地基中由振動(dòng)產(chǎn)生的剪應(yīng)力，得出地震產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力比； Ia)先計(jì)算出單一土質(zhì)地基下的土柱某一深度的平均剪應(yīng)力: 依據(jù)Seed簡(jiǎn)化法，把地基劃分為許多土柱，假定土柱在地震時(shí)作剛體運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)?shù)孛孀畲蠹铀俣葹閍max時(shí)，作用于深度為h的單元土柱底面上的最大剪應(yīng)力為: ( Λ =yh_ V^max/r — “max( 6 ) 式中:Y為土的重度；g為重力加速度； 實(shí)際上，土柱在地震過(guò)程中并非作剛體運(yùn)動(dòng)，而是以變形體的形態(tài)出現(xiàn)，所以在深度h處的剪應(yīng)力(Tmax)d應(yīng)小于(τ max)r，引入應(yīng)力折減系數(shù)rd,則得: (τ ) ,=rH ( τ )(7) \ max/ d 丄 d \ max^ rv ' y 式中，rd隨土柱深度的不同而不同，顯然有1*(1< I ;對(duì)一系列的地震和土柱求rd隨深度的變化范圍；在水平地面下12m范圍內(nèi)土柱底部單元所受的剪應(yīng)力最大值用下式來(lái)計(jì)算:
yh T UK -flImixri/( 8 ) 地震時(shí)平均剪應(yīng)力為: r = 0.65rmax = 0.65^』(9 )

σ ib)然后考慮碎石樁復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)，計(jì)算土柱分擔(dān)的剪應(yīng)力，得出地震產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力比； 在每個(gè)判定點(diǎn)，都取一個(gè)土柱和一個(gè)相鄰的碎石樁作為研究單元； 首先，求出復(fù)合地基中深度為h處的土柱和樁體受到的總水平剪應(yīng)力:由式(9)可以求出，地面峰值加速度為a_時(shí)的地表下垂直深度為h處的水平剪應(yīng)力τ av,則碎石樁復(fù)合地基中深度h處的研究單元總的水平剪力Fav為: Fav= T av * (Is+Ic)⑶) 式中:1S、I。分別為復(fù)合地基中的土柱、樁體的寬度或直徑； 其次，將研究單元受到的總的水平剪力，按照土柱和樁體的各自的剛度占的比例分配如下:
F =F —^ = r,,,(/.+(.)-^- < _ k.+ks - ' kc + ks' k k (11) F =F ^c— = t (I +I)^(―
avcav j jαν V s c / 7 7
kc + ks kc + ks 式中:Favs、Fav。分別為研究單元中土柱和樁體各自分擔(dān)的水平剪力；ks、k。分別為研究單元中土柱和樁體各自的剛度； 復(fù)合地基中的液化是由地基中的土體引起的，所以求得復(fù)合地基中土體受到的剪應(yīng)力，即可判定地基是否液化；計(jì)算研究單元中土柱分擔(dān)的水平剪應(yīng)力如下:
【文檔編號(hào)】E02D1/00GK103614996SQ201310552535
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】邵勤, 吳鎖平, 金連明, 高正平, 王朋, 徐強(qiáng), 凌俊斌, 白閏平, 米占寬, 李國(guó)英, 劉欣良, 王尉, 王磊, 姚剛, 周元強(qiáng), 陸啟亮, 李龍劍, 朱爍, 丁桂平 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院, 江蘇省電力設(shè)計(jì)院