强震下加筋碎石桩复合地基抗液化性能与评价方法

作     者：陈树培 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐亮

授予年度：2018年

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：加筋碎石桩 液化砂土场地 数值模拟 振动台试验 抗液化性能 

摘      要：随着我国“一带一路重大战略构想的进一步推进与发展,“一带一路沿线国家面临着大量的港口工程建设需求。然而,“一带一路沿线国家多处于地震频发区域,沿线国家港口工程防震减灾形势极其严峻。地震作用下地基土液化是导致港口工程建筑震害的主要原因之一,液化场地的抗液化加固处理问题更是港口工程防震减灾直接面对的关键问题。加筋碎石桩因具备加固效果好、成本低且施工便利等优点,被广泛用于软土地基加固特别是港口工程中。国内外学者针对加筋碎石桩的应用开展了大量研究工作,但目前针对可液化场地中加筋碎石桩应用的研究还较少,仍还存在较多亟待解决的问题:对加筋碎石桩复合地基液化规律的理解还不够透彻,其抗液化性能影响因素还不够明确,抗液化加固效果评价方法还有待发展。鉴于此,本文在已有加筋碎石桩抗液化性能研究成果的基础上,采用数值模拟与模型试验相结合的研究手段,对强震下加筋碎石桩抗液化性能展开研究。主要工作总结如下:首先,针对水平可液化场地,开展了碎石桩和加筋碎石桩抗液化性能对比振动台试验,获得了地震作用下液化场地碎石桩和加筋碎石桩复合地基动力响应与液化发展规律,重点分析了饱和砂土地基、碎石桩复合地基和加筋碎石桩复合地基的地震反应差异性。然后,基于有限元数值模拟方法,建立了液化场地加筋碎石桩复合地基三维有限元模型,通过振动台试验验证了数值模型的正确性。基于该模型,采用单因素变动分析法,选取加筋碎石桩工程应用中重点关注的设计参数作为研究对象,对比分析了桩径d、加筋体刚度J和桩土剪切模量比G等参数对复合地基抗液化性能的影响。最后,基于循环应力比法,引入加筋碎石桩对桩周砂土地震剪应力折减系数比的概念,通过对比加固后复合地基剪应力折减系数比的分布情况,提出了加筋碎石桩抗液化加固效果评价简化方法,并基于数值模拟结果验证了该方法的正确性。