《含粉粒夾層飽和層狀砂土液化的宏細觀機理研究》是依託同濟大學，由賈敏才擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含粉粒夾層飽和層狀砂土液化的宏細觀機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賈敏才
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目旨在通過含粉粒夾層的層狀砂土液化可視化動三軸試驗、顆粒流數值模擬和離心模型試驗驗證，揭示粉粒夾層厚度對層狀砂土液化影響的宏細觀機理，主要研究內容包括：（1）利用顯微數碼攝像可視化跟蹤技術和數字圖像變形量測技術，獲取層狀砂土液化過程中界面處砂粒和粉粒的細觀組構特徵及其演化規律；（2）利用離散單元法中的顆粒流理論，在細觀尺度上考慮顆粒離散元與流體動力學耦合，建立飽和層狀砂土液化細觀數值模型。(3)利用層狀砂土顆粒流數值模型，就粉粒夾層厚度對飽和層狀砂土液化特性影響的宏細觀機理進行系統研究，分析宏細觀力學量之間的內在聯繫，從細觀角度入手探討飽和層狀砂土液化的宏細觀力學機理，並用離心機試驗對模擬結果進行驗證。本項目的開展不僅能夠為砂土液化研究提供新思路，提升人們對含粉粒夾層飽和層狀砂土液化機理的認識，而且還能為砂沸、液化後大變形等現場液化現象提供細觀力學解釋。
結題摘要
鑒於自然界的砂土特別是水力沖填形成的砂土，大都為具有一定分選性的層狀結構，本課題利用自動數碼攝像實時跟蹤技術和數字圖象變形量測及處理技術，進行了含粉粒夾層飽和層狀砂土地基液化宏細觀機理研究，獲取了層狀砂土液化發生和發展過程中砂粒和粉粒層孔壓變化、砂粒和粉粒接觸層面變化以及相應各細觀參數的變化規律，揭示了相對弱透水粉粒夾層的存在對砂土液化宏細觀特徵影響的內在規律。研製了可用於研究散粒體細觀特徵的可視化動三軸試驗系統，並利用所研製的可視化動三軸試驗系統，從宏細觀結合的角度對單調和循環荷載作用下飽和均勻及含粉粒夾層層狀砂土液化的巨觀特性、顆粒運動規律及細觀特徵進行了研究，得到了土體中粉粒層存在對砂土液化宏細觀特性影響的基本規律。在此基礎上，引入散粒介質的顆粒流理論及PFC分析方法，開發了非圓顆粒和基於散體介質理論的流體-離散顆粒耦合動力分析方法，建立了飽和均勻及層狀砂土液化流固耦合細觀數值模型，從離散顆粒和孔隙流體二者之間的相互作用出發，探討不同厚度粉粒夾層的出現對層狀砂土液化及液化後變形宏細觀機制影響的規律及細觀力學機理,揭示了含粉粒夾層層狀砂土與均勻砂層液化過程中宏細觀特徵差異的內在原因。通過自主改裝的可視化動力離心模型試驗系統，直觀的觀察了層狀砂土液化過程中砂層與粉粒層界面變化和顆粒細觀結構變化，驗證了顆粒流數值仿真模擬結果的可靠性。並通過與均勻砂土液化的比較，分析了不同厚度粉粒夾層對層狀砂土地基液化特徵的影響機制，獲得了層狀砂土液化過程中砂土顆粒細觀組構變化與液化巨觀特性的內在聯繫，揭示了含粉粒夾層的飽和砂土液化與均勻砂土液化宏細觀機理的不同規律及內在機理。本項目的研究成果不僅能夠為層狀砂土液化特徵研究提供新思路，提升人們對含粉粒夾層飽和層狀砂土液化機理的新認識，而且還能為今後實際工程中的液化防治及抗震減災提供參考。
