粘粒含量對砂土靜動力液化影響的試驗

唐小微, 李濤, 張西文, 馬玲

(1.大連理工大學 海岸和近海工程國家重點實驗室， 遼寧 大連 116023；2.濟南大學 土木建筑學院， 山東 濟南 250022)

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粘粒含量對砂土靜動力液化影響的試驗

唐小微1, 李濤1, 張西文2, 馬玲1

(1.大連理工大學 海岸和近海工程國家重點實驗室， 遼寧 大連 116023；2.濟南大學 土木建筑學院， 山東 濟南 250022)

摘要：含一定粘土顆粒的砂土在一定條件下易發生靜態和動力液化的現象，且粘土對砂土的抗液化影響規律較為復雜。為了研究粘粒含量對砂土液化的影響規律，通過靜力三軸儀和動力三軸儀試驗系統，對粘粒含量分別為0%、5%、10%和15%的砂土進行試驗。靜力與動力的試驗結果表明：粘粒含量對砂土抗液化性能的影響并不是單調的，存在一個粘粒含量值(5%～10%)使得砂土的抗液化性能最差。當粘粒含量小于5%時，粘粒會促進孔壓的發展；當粘粒含量大于10%時，粘粒會抑制孔壓的發展。不同含量的粘粒在砂土顆粒間分別起到潤滑與粘結砂粒的作用。

關鍵詞：粘粒含量；抗液化；液化試驗；抗剪強度；孔壓

1978年美國巖土工程學會將液化定義為“任何物質轉化為液體的過程”[1]。根據土體承受荷載的不同，液化又可細分為靜態液化與動力液化。關于靜態液化，戴福初等[2]指出在飽和砂土的不排水三軸剪切試驗中，砂土的抗剪強度迅速達到峰值，此時發生的應變很小(<1%)，之后又快速下降到一個很小的穩態值。在液化評價標準上主要分為2種,即Seed等[3]從應力狀態角度出發提出的循環活動性準則，以及Roberston等[4]從位移角度出發提出的臨界孔隙比準則。實際工程中的砂土里含有一定量的細粒，包括粉粒和粘粒。從細粒含量影響砂土抗液化性能的角度考慮時，因粉粒和砂粒性質比較接近，可以認為土的抗液化性能主要受粘粒含量的影響。關于細粒含量對砂土液化特性的影響，有學者提出隨著細粒含量的增加，飽和砂土的抗液化能力會降低，這主要以Lade等[5]為代表。而Chang等[6]研究卻發現隨著細粒含量的增加，飽和砂土的抗液化能力會提高。衡朝陽等[7]研究指出，含粘粒砂土的動剪應力比與粘粒含量的關系呈下凹拋物線型。楊永香等[8]則對飽和砂土液化特性進行了可視化試驗研究。為了更好的模擬實際場地中土體的側限邊界條件，許成順等[9-10]利用動態土工真三軸儀對側限條件下砂土的液化機理進行了研究。目前關于細粒含量對砂土液化特性的影響規律有很多結論，但普遍認為存在一個臨界細粒含量使砂土抗液化能力最低，而關于臨界細粒含量所處的范圍有一些較大分歧。

本文先通過靜力三軸試驗，從影響砂土有效抗剪強度指標c′、φ′出發來探究臨界粘粒含量的大小，再通過動力三軸試驗對所得到的結果進行討論與相互驗證。……