[发明专利]碎石桩复合地基的液化判别方法

摘要

本发明公开了一种测定碎石桩刚度的辅助试验装置，包括用于与混凝土块体连接的圆板、和用于嵌套在碎石桩的上端部的圆筒罩；所述圆筒罩垂直设置在圆板的下表面，圆筒罩的上沿与圆板的下表面相平贴连接，且圆筒罩与圆板为同圆心轴设置。圆板上第一圆圈上均匀设置有三对用于与混凝土块体连接螺杆穿过的第一圆形通孔；圆板第二圆圈向内均匀环设有多圈用于与圆筒罩连接的螺栓穿过的第二通孔，每圈第二通孔有三对均匀设置的第二通孔。本发明提供的测定碎石桩刚度的辅助试验装置，该装置将原有试验中的激振质量全部放置在碎石桩的桩体上，只针对碎石桩的桩体进行试验，大大减少了土体对试验结果的影响，提高了碎石桩刚度测试的精确程度。

主权项

一种碎石桩复合地基的液化判别方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）确定碎石桩复合地基中由振动产生的剪应力，得出地震产生的循环应力比；1a）先计算出单一土质地基下的土柱某一深度的平均剪应力：依据Seed简化法，把地基划分为许多土柱，假定土柱在地震时作刚体运动，则当地面最大加速度为amax时，作用于深度为h的单元土柱底面上的最大剪应力为： ( τ max ) r = γh g a max - - - ( 6 ) 式中：γ为土的重度；g为重力加速度；实际上，土柱在地震过程中并非作刚体运动，而是以变形体的形态出现，所以在深度h处的剪应力(τmax)d应小于(τmax)r，引入应力折减系数rd，则得：(τmax)d=rd(τmax)r              （7）式中，rd随土柱深度的不同而不同，显然有rd＜1；对一系列的地震和土柱求rd随深度的变化范围；在水平地面下12m范围内土柱底部单元所受的剪应力最大值用下式来计算： τ max = γh g a max r d - - - ( 8 ) 地震时平均剪应力为： τ av = 0.65 τ max = 0.65 γh g a max r d - - - ( 9 ) 1b）然后考虑碎石桩复合地基的结构，计算土柱分担的剪应力，得出 地震产生的循环应力比；在每个判定点，都取一个土柱和一个相邻的碎石桩作为研究单元；首先，求出复合地基中深度为h处的土柱和桩体受到的总水平剪应力：由式（9）可以求出，地面峰值加速度为amax时的地表下垂直深度为h处的水平剪应力τav，则碎石桩复合地基中深度h处的研究单元总的水平剪力Fav为：Fav=τav·(ls+lc)          （10）式中：ls、lc分别为复合地基中的土柱、桩体的宽度或直径；其次，将研究单元受到的总的水平剪力，按照土柱和桩体的各自的刚度占的比例分配如下： F avs = F av k s k c + k s = τ av ( l s + l c ) k s k c + k s F avc = F av k c k c + k s = τ av ( l s + l c ) k c k c + k s - - - ( 11 ) 式中：Favs、Favc分别为研究单元中土柱和桩体各自分担的水平剪力；ks、kc分别为研究单元中土柱和桩体各自的刚度；复合地基中的液化是由地基中的土体引起的，所以求得复合地基中土体受到的剪应力，即可判定地基是否液化；计算研究单元中土柱分担的水平剪应力如下： τ avs = F avs l s = τ av ( l s + l c ) k s l s ( k c + k s ) = 0.65 γh g a max r d ( l s + l c ) k s l s ( k c + k s ) - - - ( 12 ) 最后，将式（12）计算的剪应力转化为震级为7.5级下的循环应力比： CSR 7.5 = 0.65 γh σ v ′ a max g r d ( l s + l c ) k s l s ( k c + k s ) 1 MSF - - - ( 13 ) 式中：CSR7.5为转化在震级为Mw=7.5级下的循环应力比；γ为土的重度；σv′为地震作用下的有效应力；amax/g为地面峰值加速度与重力加速度之比；ls、lc分别为复合地基中的土柱、桩体的宽度或直径；ks、kc分别为研究单元中土柱和桩体各自的刚度；MSF为震级系数，具体取值参照美国NCEER推荐的范围取值，公式如下： MSF = 10 3.00 M W - 3.46 ( M W ≤ 7.0 ) 10 2.24 M W - 2.56 ( M W ≥ 7.0 ) - - - ( 4 ) Mw为震级；（2）确定碎石桩复合地基中砂土液化阻力比，判断碎石桩复合地基是否液化：根据Rauch提出的公式，在碎石桩复合地基中开展标准贯入试验，利用标准贯入击数计算碎石桩复合地基液化循环阻力比： CRR 7.5 = 1 34 - ( N 1 ) 60 + ( N 1 ) 60 135 + 50 [ 10 · ( N 1 ) 60 + 45 ] 2 - 1 200 - - - ( 14 ) 式中：CRR7.5为转化在震级为Mw=7.5级下的循环阻力比；(N1)60为修正后的等效标准贯入击数，当(N1)60＞30认为土体不会发生液化；通过对比由式（13）得出的地震产生的循环应力比和式（14）得出地基液化循环阻力比判定砂土是否液化，若CSR7.5＞CRR7.5：地基液化；若CSR7.5＜CRR7.5：土体不液化。