珊瑚礁砂场地中排水PCC桩加固路基-路堤-海堤体系地震响应分析

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珊瑚礁砂是由珊瑚以及珊瑚礁盘经过破碎、海水侵蚀而成的生物碎屑,广泛分布于沿海地区,可将其用作建筑工程的地基或基础,取材方便,拥有较好的经济效益。据历史记录,在地震过程中,曾出现多次珊瑚礁砂地基液化现象,造成了严重的地质灾害以及工程灾害,但目前学术界对珊瑚礁砂地基的液化研究仍旧有限。与此同时,沿海地区在地震作用下土体极其容易发生液化侧向扩展现象,对建筑物的桩基、高架桥梁等具有极大的破坏力,严重威胁着人民的生命安全,消除和减小土体液化扩展引起的结构安全问题具有极大的意义,而目前对于液化扩展场地的研究依旧相对较少。本试验在刘汉龙教授提出的刚性排水桩基础上,创新性地将PCC桩与排水体相结合为排水PCC桩,通过1-g振动台模型试验探究了不同密实度与不同水位高度下珊瑚礁砂场地中排水PCC桩加固路基-路堤-海堤体系地震响应,并与标准砂模型地基对比,分析了排水PCC桩的抗液化性能以及不同工况下珊瑚礁砂场地液化扩展场地的液化特性。由本试验研究获得的主要结论如下:1.与普通桩地基相比,不同震强与不同工况下,排水PCC桩地基超孔压比更小,加速度放大系数更大,地基土剪切传递能力更高,侧向流动更少,海堤桩身弯矩更小,地基沉降更小,路堤变形更小。试验表明排水PCC桩具有较好的抗液化性能,可较好的维持珊瑚礁砂液化扩展场地路基-路堤-海堤体系的稳定性。2.地基土超孔压比随着埋深的增大而减小且浅层地基超孔压比远大于中层与深层,可知珊瑚礁砂地基的浅层更容易发生液化现象,实际工程应重视浅层地基土的处理。3.同等条件作用下,与高密实度珊瑚礁砂地基相比,低密实度珊瑚礁砂地基超孔压比更大,更容易发生液化扩展现象,海堤桩身弯矩更大;与珊瑚礁砂地基相比,标准砂地基超孔压比更大,更容易发生液化扩展现象,海堤桩身弯矩更大;与高水位珊瑚礁砂地基相比,低水位珊瑚礁砂地基超孔压比更小,由于缺少海洋的侧向应力,不同强度荷载作用下海堤弯矩大小规律不同但二者桩身弯矩差距较小。4.珊瑚礁砂液化扩展场地海堤桩身弯矩大小不完全取决于瞬时超孔压比响应;不可仅通过有无脉冲特性判定哪种地震波是否更容易使地基土发生液化,还应综合其频率、振幅等因素;实际工程中,远场地震波造成的地震危害不可忽略。
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