地震作用下可液化土层动力响应与地下结构抗浮措施研究

论文摘要

在受地震影响地区进行地下空间开发时,常常面临地下结构穿越可液化土层的情况。当地震发生时,地下结构周围的土体液化后会对结构产生浮力引起上浮位移,对结构造成损害。由此可见,地震作用下可液化土层的动力响应对于合理评估土层中结构物上浮及其抗浮措施具有重要意义。本文采用有限元软件DBLEAVES进行数值分析,针对可液化土层和地下结构物,分别建立自由场地模型、不同类型结构-土体模型和实际工程多层土-结构模型,分析地震作用下的可液化土动力响应,并评估不同液化防治措施效果。主要研究内容与成果如下:（1）通过对自由场地模型施加正弦波、天然地震波、人工地震波荷载,研究了振动荷载类型、振动波振幅和频率对土体液化的影响。通过改变土体渗透系数以及不同标准贯入击数对应的土体参数,研究土体性质改变对液化的影响。研究得到:地震波在可液化土层传播过程中高频部分波形会被土体过滤,频率为0.54Hz的正弦波荷载更易使土体发生液化,地震强度越大,土体液化深度越深。增大渗透系数会使土体液化程度降低,当土体渗透系数大于一定值时,土体不再发生液化。对应标贯击数越高的土体液化程度越低。（2）研究圆形和矩形地下结构-土相互作用时的动力响应问题,探究改变土体性质对土体液化与结构上浮的影响。研究发现:地震作用下可液化土层中地下结构会发生局部上浮位移,矩形结构会与周围土体保持位移一致性,圆形结构及其上部土体会产生较大位移。对应标贯击数越大的土体液化程度越小,引起的结构上浮位移越小。（3）探究实际工程多层土-地下车站结构相互作用时的动力响应问题。研究了不同地震强度对结构上浮位移影响,采取不同液化防治措施对土体液化与结构上浮的改善作用。结果表明:地震液化引起的结构上浮位移分别由土体液化和土体振动引起,且前者是造成结构破坏的主要原因。地下连续墙法、抗拔桩法和换填法均可改善土体液化和结构上浮,其中随着抗拔桩桩径和桩长的增大,结构自重与桩-土间摩擦力相应提高,使得结构上浮得到抑制,当桩距较近时会引起“群桩效应”减弱抗浮效果。换填深度越深,结构上浮量越小。上海市地方规范中关于可液化土中地下结构的抗浮验算偏安全,可根据标准贯入试验判定的液化等级进行一定修正。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王文章

导师: 王建华,周香莲

关键词: 数值分析,地下结构,地震液化,超孔压比,上浮

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 上海交通大学

基金: 国家自然科学基金项目No.41727802

分类号: TU435;TU93

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.000995

总页数: 91

文件大小: 3721K

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