飽和海床土滲流－應(yīng)力耦合損傷及液化破壞規(guī)律（Ⅱ）

李洪江，劉紅軍，王虎，張冬冬

（1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266100；2.中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266100）

飽和海床土滲流－應(yīng)力耦合損傷及液化破壞規(guī)律（Ⅱ）

李洪江1，2，劉紅軍1，2，王虎1，2，張冬冬2

（1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266100；2.中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266100）

在文章規(guī)律（Ⅰ）基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了海床軟弱結(jié)構(gòu)面斷裂損傷對(duì)液化貫通帶形成的影響，建立了海床土體在損傷及孔隙水壓聯(lián)合作用下的Mohr-Columb破壞準(zhǔn)則。并在微元體強(qiáng)度服從Weibull分布前提下，通過(guò)將損傷因子與液化帶貫通臨界概率相結(jié)合，揭示了液化突變的必然性和可確定性。提出了土體臨界液化孔壓比uw／uf概念，進(jìn)而引入uw／uf對(duì)液化規(guī)律進(jìn)行分析，找到了不同土質(zhì)海床的臨界液化判別準(zhǔn)則及其影響因素，準(zhǔn)則對(duì)海洋工程地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有一定的指導(dǎo)意義。

海床土；Mohr-Columb；損傷；臨界孔壓比；液化判別

海床土體是一種二元介質(zhì)結(jié)構(gòu)性土［1-2］，在海床穩(wěn)定性研究中，必須充分考慮滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合作用，水體滲流會(huì)引起土體內(nèi)部應(yīng)力重分布，造成土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的斷裂損傷，隨著結(jié)構(gòu)面裂隙的擴(kuò)展，耦合場(chǎng)的作用愈發(fā)明顯，其中，液化貫通帶的產(chǎn)生，是引起海床液化的根本原因。海床液化失穩(wěn)帶來(lái)的教訓(xùn)是慘痛的，許多文獻(xiàn)都曾報(bào)道過(guò)因海床失穩(wěn)引發(fā)的工程災(zāi)難。如密西西比水下三角洲現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)施的沉陷［3］、日本Niagara海岸防波堤的下沉［4］以及我國(guó)黃河三角洲地區(qū)的多次鉆井平臺(tái)滑移與傾斜等［5-7］，都給人類的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。

規(guī)律（Ⅰ）［8］中曾回顧了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土體液化機(jī)制的研究，提出了海床土液化滲流的重正化群模型，并得到了介質(zhì)滲流臨界孔隙率和單元破壞的臨界概率。本文將主要分析動(dòng)力荷載作用下土體結(jié)構(gòu)面斷裂損傷過(guò)程及對(duì)液化貫通帶形成的作用，并將臨界液化孔壓比與Weibull分布函數(shù)的m值相關(guān)聯(lián)，通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)將m值過(guò)渡到土體類型，建立飽和海床土的液化判別準(zhǔn)則，歸納各類土體臨界液化孔壓比，為解決海床液化失穩(wěn)提供一點(diǎn)理論借鑒。

1 液化帶貫通概率分析

單元體的破壞是由結(jié)構(gòu)面斷裂貫通導(dǎo)致，圖1為文規(guī)律（Ⅰ）中繪制的結(jié)構(gòu)面斷裂組合方式圖，推導(dǎo)求出海床土液化帶貫通臨界概率表達(dá)式：

為尋找液化帶貫通臨界概率p*與m取值間的關(guān)系，將式（1）化為m關(guān)于p*的函數(shù)式（2），并作出p*-m關(guān)系曲線，如圖2。

圖1 結(jié)構(gòu)面斷裂組合方式Fig.1 Structural surface fracture combination

圖2 p*-m關(guān)系曲線Fig.2 p*-m relation curve

對(duì)數(shù)函數(shù)的真數(shù)式必須大于零，統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明：p*∈（0.1，0.4），其對(duì)應(yīng)的m∈（0，6）。m是反映海床土綜合特征參數(shù)的物理量，曲線表明m越大海床土液化帶貫通所需的臨界概率越小，表明土體越容易液化。但超過(guò)了一定界限（m＞6），方程（2）無(wú)解，表示超過(guò)了一定界限，土體也不液化，原因可能是土質(zhì)太過(guò)均一，缺失中間粒子，不能留住孔隙水，孔壓無(wú)法積累所致。在p*＞0.4時(shí)也找不到對(duì)應(yīng)的m值小量，土體同樣不液化，原因可能是孔隙水壓力累積引起的軟弱結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度降低仍不足以被波浪導(dǎo)致的海床土剪應(yīng)力克服，如粘粒含量較大的海床，存在較強(qiáng)的粘聚力，就不易被液化，所以圖2描述的p*-m關(guān)系曲線符合真實(shí)海床土體的液化情況。

將影響液化發(fā)展的m取值與規(guī)律（Ⅰ）中孔隙率n進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其中，海床土液化的形成與土體綜合特征參數(shù)m呈正相關(guān)，與介質(zhì)孔隙率n也是正相關(guān)，建立以下飽和海床土液化規(guī)律模糊判別圖解，如圖3。圖中所示海床土的液化區(qū)間大致分布在（m＜6且n＞0.22）區(qū)域，絕大多數(shù)土屬于可液化土。其中，m＞6以外的區(qū)域土體不液化，m＜6以內(nèi)，孔隙率滿足n＞0.59的土體易液化，n＜0.22的土體難液化，0.22≤n≤0.59屬于模糊液化區(qū)，液化與否取決于真實(shí)孔隙率是否高于臨界滲流孔隙率。

圖3 海床土液化規(guī)律模糊判別圖解Fig.3 Fuzzy discrimination diagrams of liquefaction law

2 海床土液化破壞規(guī)律推演

飽和海床土液化是在波浪循環(huán)荷載下，孔隙水壓不斷上升，有效應(yīng)力降低，致使結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度在滲流-應(yīng)力耦合作用下大幅減小，土體內(nèi)部損傷，軟弱帶斷裂貫通，最終出現(xiàn)流動(dòng)性大變形（液化流滑），或者上部顆粒懸?。ㄉ胺校┑默F(xiàn)象，正確選擇參照點(diǎn)，獲取液化預(yù)測(cè)新方法是海洋土動(dòng)力學(xué)研究的目標(biāo)之一，也是實(shí)際工程建設(shè)的需要。

2.1 剪切損傷破壞準(zhǔn)則

土體強(qiáng)度的降低主要是因微裂隙的產(chǎn)生、延展和貫通所致，損傷改變了材料的微觀結(jié)構(gòu)，使材料的應(yīng)力發(fā)生重分布，在損傷及孔隙水壓聯(lián)合作用下土體破壞的Mohr-Columb準(zhǔn)則可表達(dá)為

式中：τf、σf為破壞面上的應(yīng)力，uw為孔隙水壓力，D為損傷因子，φ、c為海床土的內(nèi)摩擦角和粘聚力。則土體微元強(qiáng)度F的度量方程為

式中：τ*為土體未損傷部分受的剪切力，τ為名義剪應(yīng)力。

假設(shè)微元強(qiáng)度服從Weibull分布，其破壞的概率密度函數(shù)為

式中：F0為Weibull分布參數(shù)；m為函數(shù)形狀參數(shù)，也是表征土體綜合特征的參數(shù)。

由于微元破壞是隨機(jī)的，所以破壞的微元占微元總體的比例即為土體損傷因子D，其表達(dá)式為

同時(shí)，損傷因子D在數(shù)值上應(yīng)等于前述液化帶貫通臨界概率，即：D＝p*。對(duì)式（6）作如下變換：

令D＝p*并聯(lián)合式（2），得到

可以看出（F／F0）～p*存在某種特定的聯(lián)系，與m的取值無(wú)關(guān)。因?yàn)镕0在每一個(gè)特定剪切正應(yīng)力條件下是固定的，所以在無(wú)標(biāo)度前提下，微元體破壞與液化帶貫通臨界概率息息相關(guān)，微元體的破壞對(duì)應(yīng)臨界點(diǎn)的出現(xiàn)，液化突變并非無(wú)規(guī)律可循，而是具有一定的必然性和可確定性，這為尋找判別液化失穩(wěn)的新方法提供了依據(jù)。

下面分析液化產(chǎn)生的內(nèi)部機(jī)理，液化（特別是液化流滑）是微裂縫叢生貫通的結(jié)果，土體內(nèi)部裂縫貫通以后，在波浪荷載下，就可能觸發(fā)液化失穩(wěn)，而且如果認(rèn)定液化帶貫通液化流滑即發(fā)生，則用臨界點(diǎn)p*來(lái)界定液化突變現(xiàn)象有其現(xiàn)實(shí)意義。臨界點(diǎn)p*的存在同樣可以解釋“砂沸”現(xiàn)象的出現(xiàn)，當(dāng)液化通道貫通后，大量的水體匯聚在海床土裂隙帶內(nèi)，如圖4，孔隙水壓難以消散，急劇累加，如果孔隙水壓超過(guò)上覆土重，即

式中：γi、hi分別為第i層海床土浮重度和土層厚度。土體就會(huì)懸浮，“噴水冒砂”或“砂沸”現(xiàn)象產(chǎn)生。研究表明海床土液化流滑往往具有滯后效應(yīng)，即液化流滑總是在液化帶貫通后的一段時(shí)間后產(chǎn)生，所以海床土體“砂沸”和液化流滑現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是不確定的，工程實(shí)踐中更關(guān)注液化流滑的發(fā)生，汪聞韶院士［9］將流滑歸結(jié)為土體液化破壞性最嚴(yán)重的現(xiàn)象。

圖4 “砂沸”機(jī)理示意圖Fig.4 Sand boiling mechanism diagram

2.2 uw／uf與液化判別

海床土液化過(guò)程伴隨著有效應(yīng)力和超靜孔隙水壓力的相互轉(zhuǎn)化，兩者的轉(zhuǎn)化特征在結(jié)構(gòu)帶處保持一致［10］，孔隙水壓連續(xù)分布，與結(jié)構(gòu)帶的斷裂演化相同步，其分布特征與結(jié)構(gòu)面斷裂分布相似，也服從Weibull分布，即

式中：uw為土體內(nèi)部孔隙水壓，uct為流滑的臨界孔隙水壓，u0為Weibull分布參數(shù)，m為土體的綜合特征參數(shù)，反映土體的均勻性、密實(shí)度、孔隙率等。

液化帶貫通之后，土體開始發(fā)生液化，有效應(yīng)力趨于小量，土體總應(yīng)力將主要由孔隙水壓力承擔(dān)，將臨界點(diǎn)p*代入式（10）得

又［11-12］

式中：uf為孔隙水壓（潛在）峰值點(diǎn)，對(duì)應(yīng)土體完全喪失抗剪強(qiáng)度，在各向等壓固結(jié)條件下，一般取uf＝σ0。將式（12）代入式（11）得

式中：uw／uf為臨界液化孔壓比，是液化破壞臨界孔壓與峰值孔壓的比值，取值大小依據(jù)m的不同而不同，Weibull函數(shù)中，m＝1為指數(shù)分布，m＝2為瑞利分布，m＝3為正態(tài)分布。

圖5為典型的土體不排水孔壓增長(zhǎng)曲線，縱坐標(biāo)為孔隙水壓或孔壓比，橫坐標(biāo)一般為體應(yīng)變或循環(huán)振次比。試驗(yàn)過(guò)程中，伴隨動(dòng)力荷載的持續(xù)作用，孔隙水壓將逐漸增加并最終趨于穩(wěn)定。

圖5 不排水條件孔壓累積模式Fig.5 Undrained pore pressure accumulation mode

對(duì)于絕大數(shù)土體而言，臨界液化點(diǎn)uw出現(xiàn)在峰值孔壓之前，uw／uf的比值可以用來(lái)判定液化是否發(fā)生。其中，uf由試驗(yàn)獲得，經(jīng)常取為固結(jié)圍壓σ0，但海床土在波浪荷載作用下，固結(jié)效應(yīng)往往降低，所以u(píng)f≤σ0。如果uf的值已知，就可以求得uw，這對(duì)預(yù)測(cè)因海床液化引發(fā)的海洋災(zāi)難至關(guān)重要。表1反映了不同m值下的uw／uf比值，從表中可以看出m值越大uw／uf越大，合理選擇土體綜合特征參數(shù)m值是確定不同土質(zhì)海床液化的關(guān)鍵。

表1 不同m值下的p*、uw／uf對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 The p*and uw／ufratio of the different m values

3 討論

3.1 不同土類uw／uf值

作者所在團(tuán)隊(duì)曾針對(duì)黃河三角洲海底不良地質(zhì)環(huán)境做過(guò)大量的野外調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)，文獻(xiàn)［13］中通過(guò)固結(jié)不排水循環(huán)三軸試驗(yàn)討論了粉土的液化特性，提出了一種飽和原狀粉土的孔壓上升模型，并對(duì)粉砂、粉土和粉質(zhì)粘土的液化大變形臨界孔壓作了驗(yàn)證。試樣取自現(xiàn)代黃河三角洲東北部黃河海港，采用PVC套管護(hù)壁，用薄壁取土器全程取芯，確保樣品不擾動(dòng)和優(yōu)質(zhì)密封，達(dá)一級(jí)樣要求。粉土、粉質(zhì)粘土和粉砂的孔壓上升曲線分別如圖6～8。液化臨界條件由土體軸向應(yīng)變控制，各土體的軸向應(yīng)變-振次關(guān)系未畫出（參見文獻(xiàn)［13］）。

圖6 粉土孔壓比－振次曲線Fig.6 Silt pore pressure ratio and vibration times curves

試驗(yàn)結(jié)果表明，粉土和粉質(zhì)粘土在應(yīng)變超過(guò)5%，粉砂應(yīng)變超過(guò)2%以后，應(yīng)變速率顯著增大，對(duì)應(yīng)孔壓比-振次曲線，相應(yīng)的孔壓比（液化開始標(biāo)志）分別達(dá)到0.68、0.68、0.87。而本文當(dāng)m＝1，Weibull函數(shù)為指數(shù)分布，求得的孔壓比uw／uf＝0.66，m＝4求得孔壓比uw／uf＝0.85，可以看出，液化破壞臨界孔壓比依賴于m的取值，或者說(shuō)，找到了m值與土體類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能明確各類土達(dá)到液化破壞時(shí)的臨界孔壓比。

文獻(xiàn)［14］中利用GDS10Hz／20kN雙向振動(dòng)三軸系統(tǒng)，對(duì)飽和粉砂進(jìn)行了不排水動(dòng)三軸液化試驗(yàn)，建立了飽和粉砂的動(dòng)孔壓應(yīng)變模型，該模型將孔壓和軸向動(dòng)應(yīng)變建立聯(lián)系，避免了傳統(tǒng)孔壓模型的不足。從不同動(dòng)應(yīng)力和固結(jié)壓力作用下的擬合和實(shí)際孔壓增長(zhǎng)情況來(lái)看，液化破壞孔壓比大約在（0.8～0.9）之間，如圖9、圖10，結(jié)果與m＝4求得臨界孔壓比uw／uf＝0.85比較吻合。

圖7 粉質(zhì)粘土孔壓比－振次曲線Fig.7 Silty clay pore pressure and vibration times curves

圖8 砂土孔壓比－振次曲線Fig.8 Sand pore pressure and vibration times curves

圖9 不同動(dòng)應(yīng)力下孔壓比與振次比［14］Fig.9 Pore pressure and vibration level curves under different dynamic stress［14］

圖10 不同固結(jié)圍壓下孔壓比與振次比［14］Fig.10 Pore pressure and vibration level attained curve under different confining pressure［14］

文獻(xiàn)［15］利用空心圓柱儀模擬波浪荷載的循環(huán)三軸-扭剪耦合試驗(yàn)，得出了飽和粉土在不排水條件下的孔壓-時(shí)程曲線，如圖11。

對(duì)文獻(xiàn)［15］中的15條孔壓發(fā)展曲線作了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，不同相對(duì)密實(shí)度、偏應(yīng)力比及振動(dòng)頻率下的液化孔壓比始終在0.6～0.8，與本文判別法中m＝2、m＝3時(shí)的臨界孔壓比吻合較好，分別為m＝2，uw／uf＝0.66和m＝3，uw／uf＝0.79。

圖11 粉土等壓固結(jié)時(shí)典型孔壓－時(shí)程曲線［15］Fig.11 Time history curves of pore pressure of silt［15］

文獻(xiàn)［16］中采用DZ78-1型電磁式微機(jī)控制動(dòng)三軸儀，分析了粘土的孔壓發(fā)展規(guī)律，指出無(wú)論等壓或偏壓固結(jié)，粘土均不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)孔壓等于圍壓的液化現(xiàn)象，其孔壓比均小于0.5，多數(shù)試樣液化孔壓比在0.1～0.4，圖12為振動(dòng)周次N＝8、N＝12孔壓比-動(dòng)剪應(yīng)力比關(guān)系曲線。

圖12 孔壓比與動(dòng)剪應(yīng)力比關(guān)系［16］Fig.12 Pore pressure ratio and dynamic shear stress ratio relationship［16］

王軍等在文獻(xiàn)［17］中分析了溫州飽和軟粘土的孔壓發(fā)展規(guī)律（試驗(yàn)土體固結(jié)圍壓100 kPa，在循環(huán)加載13 000次后應(yīng)變值超過(guò)5%），得到了不排水條件下孔隙水壓與振次關(guān)系曲線圖13。從圖中也可以大致看出，粘土的液化孔壓比在0.26左右。

對(duì)于砂土的孔壓增長(zhǎng)模式，國(guó)內(nèi)外的研究是最多的，大量的試驗(yàn)已經(jīng)證明，砂土液化時(shí)的孔壓很容易達(dá)到初始圍壓，長(zhǎng)期以來(lái)，砂土液化的依據(jù)就是判定孔壓比是否為1。王艷麗［18］等人利用GDS循環(huán)三軸儀，研究了細(xì)粒含量對(duì)砂土液化進(jìn)程中動(dòng)孔壓演化特性的影響，如圖14。研究結(jié)果表明：細(xì)粒（小于0.075 mm）含量對(duì)砂土孔壓發(fā)展影響較大，臨界細(xì)粒含量在30%左右。從圖中可以看出，隨著細(xì)粒含量的不同，砂土的臨界液化孔壓比大致在0.85～1.0。

根據(jù)以上試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將Weibull函數(shù)中的m值與土體類型相關(guān)聯(lián)，建立表2的飽和海床土液化判別準(zhǔn)則。

圖13 粘性土孔壓及應(yīng)變發(fā)展曲線［17］Fig.13 Clayey soil pore pressure and strain［17］

圖14 不同細(xì)粒含量砂土動(dòng)孔壓的發(fā)展曲線［18］Fig.14 Dynamic pore pressure curve of sand with different fines content［18］

表2中影響uw／uf區(qū)間浮動(dòng)的主導(dǎo)因素有2類：土顆粒疏密程度和土質(zhì)構(gòu)成比例。對(duì)于相同單一土質(zhì)，顆粒疏密程度不同，uw／uf的比值不同，土質(zhì)越疏松，uw／uf比值越大，例如試驗(yàn)證明松砂的uw／uf值比中砂、密砂的大。對(duì)于多組份的土體，各組份構(gòu)成比例是影響uw／uf的主導(dǎo)因素，例如粉質(zhì)粘土（亞粘土）中粘粒含量的多少制約著土體液化的難易程度，粘粒含量越多土體越難液化，反映在臨界破壞孔壓上，即uw／uf減小。粘土是粘性土（cohesive soil）中粘粒含量大于30%的土，依舊存在液化可能性，制約粘土液化的是粘粒含量的多少，粘粒含量如果太高，土體可能不再液化。五類土根據(jù)土性和組份的不同，孔隙水壓積累難易度從砂土向粘土依次降低，松砂顆粒排列疏松，孔隙水壓最難積累。

表2的海床土液化判別準(zhǔn)則在海洋工程建設(shè)及海底災(zāi)害控制中有著極其重要的意義，臨界液化孔壓比uw／uf可以很好地應(yīng)用到海床剪切失穩(wěn)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中來(lái)。在滿足實(shí)際工程精度要求下，可以對(duì)uw／uf的浮動(dòng)區(qū)間作近似的處理：松砂、中砂取uw／uf＝0.9；密砂、粉砂取uw／uf＝0.85；粉土取uw／uf＝0.79；粉質(zhì)粘土（亞粘土）取uw／uf＝0.66；粘土取uw／uf＝0.3。

表2 海床土液化判別準(zhǔn)則Table 2 The seabed soil liquefaction criteria

3.2 適用條件

圖15 局部排水砂土孔壓與軸向應(yīng)變［19］Fig.15 Local drainage sandy soil pore water pressure and axial strain［19］

圖16 排水條件粘土孔壓發(fā)展曲線［17］Fig.16 Clay pore water pressure under drainage conditions［17］

規(guī)律（Ⅰ）中液化帶貫通的重正化群模型依據(jù)結(jié)構(gòu)面斷裂的應(yīng)力轉(zhuǎn)移和傳遞，為進(jìn)一步探討海床土液化判別準(zhǔn)則的適用性，繼續(xù)考察了土體在排水條件下的孔隙水壓增長(zhǎng)模式。試驗(yàn)表明，土體排水孔壓發(fā)展規(guī)律與不排水孔壓發(fā)展規(guī)律存在顯著的不同，如圖15［19］、圖16［17］，排水試驗(yàn)孔壓消散較快，相鄰斷裂帶之間的應(yīng)力很難傳遞，所以表2液化判別準(zhǔn)則并不適用于室內(nèi)排水試驗(yàn)。最后，對(duì)海床土液化判別準(zhǔn)則的適用性作出歸納，總結(jié)如下：海床土體受邊界影響幾乎處于不排水或弱排水狀態(tài)，孔壓很難快速消散，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)面間的斷裂應(yīng)力轉(zhuǎn)移是完全的、徹底的，符合模型的構(gòu)建原則，因此，飽和海床土的原位試驗(yàn)和室內(nèi)不排水試驗(yàn)，表2的液化判別準(zhǔn)則完全適用。而在室內(nèi)排水試驗(yàn)條件下，土體內(nèi)部滲流相對(duì)較強(qiáng)，海床土孔壓消散過(guò)快，斷裂帶之間的應(yīng)力轉(zhuǎn)移和傳遞很難完成，液化判別準(zhǔn)則并不適用，但建議做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整（折減）后進(jìn)行應(yīng)用，相應(yīng)的折減系數(shù)需進(jìn)一步的探究。

4 結(jié)論

1）海床土液化帶的形成由軟弱結(jié)構(gòu)面斷裂連通引起，液化帶貫通臨界概率可用來(lái)反映土體的液化規(guī)律，繪制了飽和海床土液化規(guī)律模糊判別圖解并指出：液化區(qū)間大致分布在（m＜6且n＞0.22）區(qū)域，絕大多數(shù)土屬于可液化土。其中，m＞6以外的區(qū)域土體不液化；m＜6以內(nèi)，孔隙率滿足n＞0.59的土體易液化，n＜0.22的土體難液化。

2）微元體剪切損傷破壞與液化帶貫通臨界概率息息相關(guān)，液化帶貫通臨界概率可用來(lái)解釋海床土液化大變形（流滑）和砂沸等突變現(xiàn)象。臨界孔壓uw是與液化帶貫通概率相對(duì)應(yīng)的物理量，uw出現(xiàn)在峰值孔壓之前，uw／uf的比值可以用來(lái)判定液化是否發(fā)生。

3）Weibull分布中m值的選取是確定不同土質(zhì)海床液化的關(guān)鍵，文中歸納了不同m值下的uw／uf比值，并通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)將m值過(guò)渡到土體類型，建立了不同土質(zhì)飽和海床的液化判別準(zhǔn)則。在滿足實(shí)際工程精度要求下，uw／uf的浮動(dòng)區(qū)間可作近似處理：松砂、中砂取uw／uf＝0.9；密砂、粉砂取uw／uf＝0.85；粉土取uw／uf＝0.79；粉質(zhì)粘土（亞粘土）取uw／uf＝0.66；粘土取uw／uf＝0.3。

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Study on seepage-stress coupling damage and liquefaction failure regularity of saturated seabed soil（Ⅱ）

LI Hongjiang1，2，LIU Hongjun1，2，WANG Hu1，2，ZHANG Dongdong2
（1.Key Lab of Marine Environmental Science and Ecology，Ministry of Education，Qingdao 266100，China；2.College of Environmental Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266100，China）

On the basis of the published paper（I），the impact of the seabed soil structure surface rupture on the formation of the liquefied rupture band was further analyzed and a Mohr-Columb failure criterion of seabed soil under the combined effects of the micro-damage and pore water pressure was established.Under Weibull distribution conditions of micro-element strength，the inevitability and certainty characteristics of liquefied mutation were revealed through combination of the damage factor and the liquefied critical probability of the liquefied rupture band.The concept of critical pore pressure ratio uw／ufof soil liquefaction was put forward.Using this method，the judgment standards for critical liquefaction of different seabed soil and its influencing factors were found.The criterion law has a great significance for the forecast of marine engineering geological disasters.

seabed soil；Mohr-Columb；micro-damage；critical pore pressure ratio；liquefaction judgment

10.3969／j.issn.1006-7043.201307058

http：／／www.cnki.net／kcms／doi／10.3969／j.issn.1006-7043.201307058.html

TU435

A

1006-7043（2014）12-1480-07

2013-07-22.網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014-12-04.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41072216）；山東省科技攻關(guān)資助項(xiàng)目（2014GGX104007）.

李洪江（1989-）男，碩士研究生；劉紅軍（1966-），男，教授，博士生導(dǎo)師.

劉紅軍，E-mail：hongjun＠ouc.edu.cn.