振动三轴试验分析坝基土地震液化问题

为进一步分析坝基土的地震液化问题,在坝基竖井中取6组原状土样进行振动三轴试验。依据试验得出的土样轴向峰峰振动应变随振动次数的变化关系曲线确定土样的液化破坏振动次数Nf。表3为6组抗液化强度试验结果。依据图中的拟合曲线进一步确定不同破坏振次下的抗液化剪应力(即抗液化强度),结果见表4。

表2　坝基Q3黄土标准贯入法液化判别成果表

表3　液化试验结果统计表

续表

表4　不同破坏振动次数下的抗液化剪应力比

根据《岩土工程勘察设计手册》(林宗元主编,辽宁科学技术出版社1996年版)中的seed剪应力比较法分析地震荷载作用下液化可能性。判别式为τd＞τc,其中τc为地震时土层受到的地震剪应力,τd为地震时土层的抗液化剪应力,若τd＞τc,土层不发生液化；反之,则发生液化。

上二式中 dz——土层受到的地震剪应力的深度修正系数；

γi——上覆第i层土的容重,地下水位以上的土层取天然容重,地下水位以下的土层取饱和容重；

hi——上覆第i层土层厚度；

g——重力加速度,g=9.81m/s2；(www.xing528.com)

amax——依据地震烈度确定的地面水平向最大加速度,按SL203-97《水工建筑物抗震设计规范》取用。在分析中将地震震级取为7级,地震烈度取为7度。据此,与7级地震对应的等效振动次数为12次,地面最大地震加速度为0.10g；

Cr——修正系数,按地震设防烈度7度液化临界相对密度为70%考虑,取0.65；

(σd/2σc)N——由振动三轴液化试验得到的与一定等效破坏次数N对应的抗液化剪应力比。按seed建议,参照表5确定等效振动次数N；

σ′v——土层受到的上覆有效压力。

表5　地震震级与等效破坏振次关系表

根据试验成果表4得出与12次等效振动次数对应的土层抗液化应力比,见表6。

表6　N=12时土层的抗液化剪应力比

考虑到工程运行时,坝上游按地面淹没于水面以下,而本次振动三轴样均取自深度6m以下。因此,土层根据本次试验成果和以往试验成果按饱和土的物理力学指标选取。判别结果见表7。

表7　振动三轴试验法液化判别成果表

以上分析表明,土层的抗液化剪应力均大于地震剪应力,因此在7度地震烈度下,埋深6.5～15m的黄土不会发生液化。

由于振动三轴的试样取自地面下6.5～15m,未能反映6.5m以上土层的液化势,而标准贯入锤击数法试验组数较多,能较全面的反映土层的液化势。因此,综合标准贯入锤击数法和振动三轴试验法判别成果,综合判定,水库蓄水后坝基饱和Q3黄土存在震动液化的可能。