饱和砂砾料液化特性的试验研究

1、饱和砂砾料液化特性的试验研究*科学研究院岩土工程研究所)摘 要：本文通过大型动三轴往返加荷试验(试样尺寸3075cm)，研究了不同含砾量35%、50%、65%、80%和不同排水条件对饱和砂砾料液化特性的影响。研究结果表明，在不排水条件下，以初始液化作为破坏标准，含砾量不同对饱和砂砾料的抗液化强度影响不大；而在排水条件下，饱和砂砾料的抗液化能力则随着含砾量的增大而提高。排水条件下饱和砂砾料的动强度比不排水条件下的要高得多，而变形则明显小于不排水条件下的变形。关键词：饱和砂砾料；液化；含砾量；排水条件 我国已建的土石坝中，有不少是用砂砾料或部分用砂砾料填筑的。另外，土石坝坝基中也常含有相当厚的砂砾

2、石层或砂砾石夹砂层。在实际地震时，由于饱和砂砾料的液化导致土石坝砂砾料坝坡发生滑动破坏的情况并不少见，如1975年海城地震时石门水库心墙土石坝上游砂砾料坝壳水下部分和1976年唐山地震时密云水库白河主坝粘土斜墙上游砂砾料保护层都发生了大规模液化流滑现象，促使人们对饱和砂砾料振动液化问题研究的重视。八十年代初，刘令瑶等(1982)1和汪闻韶等(1986)2曾通过室内圆筒振动试验和中型振动三轴仪试验(试样尺寸1023cm)对饱和砂砾料的振动液化特性进行了研究，得出一些有工程实用意义的结论。本文通过大型往返加荷三轴试验(试样尺寸3075cm)，进一步研究了不同含砾量(p5=35%、50%、65%、8

3、0%)和不同排水条件对饱和砂砾料振动液化特性的影响，所得结果对土石坝的抗震设计有重要的参考价值。1 试验土料与试验仪器试验土料采用瀑布沟坝基覆盖层砂砾料，其颗粒级配如图1和表1所示。用p5(5mm的颗粒含量)或p2(2mm的颗粒含量)来表示含砾量。这些级配曲线的一些特征粒径值、不均匀系数cu、曲率系数cc和土的分类如表2所示。根据土的分类标准3级配均定名为级配不良砾(gp)，级配定名为级配不良砂(sp)，且都缺乏15mm的中间粒径。下文中，将级配称为砾类砂砾料，级配称为砂类砂砾料。图1 试验土料颗粒级配曲线试验时，采用相同的相对密度dr(为0.510.54)和最大粒径dmax60mm，制样干密

4、度d如表3所示，表中的最大干密度dmax和最小干密度dmin系根据文献4规定的方法确定的。有效围压力3采用200kpa，固结比kc采用1.0。表1 试验土料的级配(土粒直径以mm计)级配编号 含砾量p5(%) 含砾量p2(%) 颗粒组成(%)60 4020105210.55mm的颗粒含量)约65%时，砂砾料能得到最大程度的密实。(2)在不排水往返加荷条件下，不同含砾量的饱和砂砾料都可能发生初始液化，但含砾量不同，初始液化后的变形性状是不同的，含砾量较低者(50%)很快发生了液化破坏，含砾量较高者(65%)则类似于有限变形的循环活动性。以初始液化作为破坏标准，含砾量不同对饱和砂砾料的抗液化强度影

5、响不大。而在边界自由排水条件下，含砾量不同则对饱和砂砾料的液化特性有明显影响，含砾量越高，饱和砂砾料抗液化能力越强。(3)排水条件不同对饱和砂砾料的液化特性影响显著。在往返荷载作用下，饱和砂砾料排水条件下的动强度比不排水条件下的要高得多，排水条件下的变形则比不排水条件下的要小得多。说明对实际工程中处于饱和状态的砂砾料填筑体，设置良好的边界排水条件和体内排水通道，对提高饱和砂砾料的抗震性能是非常有利的。参 考 文 献：1 刘令瑶，李桂芬，丙东屏。密云水库白河主坝保护层地震破坏及砂砾料振动液化特性c。水利水电科学研究院科学研究论文集。北京：水利出版社，1982.2 汪闻韶，常亚屏，左秀泓。饱和砂砾料在振动和往返加荷下的液化特性c。水利水电科学研究院科学研究论文集。北京：水利电力出版社，1986.3 中华人民共和国水利部主编。中华人民共和国国家标准，土的分类标准g