粘粒含量對砂土靜動(dòng)力液化影響的試驗(yàn)

唐小微, 李濤, 張西文, 馬玲

(1.大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116023；2.濟(jì)南大學(xué) 土木建筑學(xué)院， 山東 濟(jì)南 250022)

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粘粒含量對砂土靜動(dòng)力液化影響的試驗(yàn)

唐小微1, 李濤1, 張西文2, 馬玲1

(1.大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116023；2.濟(jì)南大學(xué) 土木建筑學(xué)院， 山東 濟(jì)南 250022)

摘要：含一定粘土顆粒的砂土在一定條件下易發(fā)生靜態(tài)和動(dòng)力液化的現(xiàn)象，且粘土對砂土的抗液化影響規(guī)律較為復(fù)雜。為了研究粘粒含量對砂土液化的影響規(guī)律，通過靜力三軸儀和動(dòng)力三軸儀試驗(yàn)系統(tǒng)，對粘粒含量分別為0%、5%、10%和15%的砂土進(jìn)行試驗(yàn)。靜力與動(dòng)力的試驗(yàn)結(jié)果表明：粘粒含量對砂土抗液化性能的影響并不是單調(diào)的，存在一個(gè)粘粒含量值(5%～10%)使得砂土的抗液化性能最差。當(dāng)粘粒含量小于5%時(shí)，粘粒會(huì)促進(jìn)孔壓的發(fā)展；當(dāng)粘粒含量大于10%時(shí)，粘粒會(huì)抑制孔壓的發(fā)展。不同含量的粘粒在砂土顆粒間分別起到潤滑與粘結(jié)砂粒的作用。

關(guān)鍵詞：粘粒含量；抗液化；液化試驗(yàn)；抗剪強(qiáng)度；孔壓

1978年美國巖土工程學(xué)會(huì)將液化定義為“任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的過程”[1]。根據(jù)土體承受荷載的不同，液化又可細(xì)分為靜態(tài)液化與動(dòng)力液化。關(guān)于靜態(tài)液化，戴福初等[2]指出在飽和砂土的不排水三軸剪切試驗(yàn)中，砂土的抗剪強(qiáng)度迅速達(dá)到峰值，此時(shí)發(fā)生的應(yīng)變很小(<1%)，之后又快速下降到一個(gè)很小的穩(wěn)態(tài)值。在液化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)上主要分為2種,即Seed等[3]從應(yīng)力狀態(tài)角度出發(fā)提出的循環(huán)活動(dòng)性準(zhǔn)則，以及Roberston等[4]從位移角度出發(fā)提出的臨界孔隙比準(zhǔn)則。實(shí)際工程中的砂土里含有一定量的細(xì)粒，包括粉粒和粘粒。從細(xì)粒含量影響砂土抗液化性能的角度考慮時(shí)，因粉粒和砂粒性質(zhì)比較接近，可以認(rèn)為土的抗液化性能主要受粘粒含量的影響。關(guān)于細(xì)粒含量對砂土液化特性的影響，有學(xué)者提出隨著細(xì)粒含量的增加，飽和砂土的抗液化能力會(huì)降低，這主要以Lade等[5]為代表。而Chang等[6]研究卻發(fā)現(xiàn)隨著細(xì)粒含量的增加，飽和砂土的抗液化能力會(huì)提高。衡朝陽等[7]研究指出，含粘粒砂土的動(dòng)剪應(yīng)力比與粘粒含量的關(guān)系呈下凹拋物線型。楊永香等[8]則對飽和砂土液化特性進(jìn)行了可視化試驗(yàn)研究。為了更好的模擬實(shí)際場地中土體的側(cè)限邊界條件，許成順等[9-10]利用動(dòng)態(tài)土工真三軸儀對側(cè)限條件下砂土的液化機(jī)理進(jìn)行了研究。目前關(guān)于細(xì)粒含量對砂土液化特性的影響規(guī)律有很多結(jié)論，但普遍認(rèn)為存在一個(gè)臨界細(xì)粒含量使砂土抗液化能力最低，而關(guān)于臨界細(xì)粒含量所處的范圍有一些較大分歧。

本文先通過靜力三軸試驗(yàn)，從影響砂土有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c′、φ′出發(fā)來探究臨界粘粒含量的大小，再通過動(dòng)力三軸試驗(yàn)對所得到的結(jié)果進(jìn)行討論與相互驗(yàn)證。最后同時(shí)從靜力和動(dòng)力角度對粘粒含量影響砂土的抗液化規(guī)律進(jìn)行探討。

1試驗(yàn)概況

1.1試驗(yàn)設(shè)備

靜力部分采用應(yīng)變控制式靜力三軸儀[11]進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)(CU試驗(yàn))，動(dòng)力部分采用CKC全數(shù)字閉環(huán)控制氣動(dòng)式三軸儀(簡稱CKC動(dòng)三軸儀)進(jìn)行試驗(yàn)。用該儀器可進(jìn)行等向與非等向固結(jié)試驗(yàn)、三軸壓縮和拉伸試驗(yàn)、K0線性固結(jié)試驗(yàn)、動(dòng)力三軸試驗(yàn)和任意應(yīng)力路徑試驗(yàn)等。

1.2 土樣制備

試樣的尺寸均為39.1 mm ×80 mm(直徑×高度)，且都為重塑樣。摻入砂中的粘粒為含Na基的商用膨潤土，粘粒含量Pc分別為0%(純砂)、5%、10%和15%。制樣所用砂為經(jīng)過粒徑篩選(dmax<0.5 mm)的福建標(biāo)準(zhǔn)砂，該砂的級配曲線如圖1。

圖1　試驗(yàn)用砂的顆粒級配曲線Fig. 1　The curve of grain composition for the test sand

從圖1可以看出，經(jīng)過0.5 mm粒徑篩選的福建標(biāo)準(zhǔn)砂的顆粒主要集中在0.1～0.4 mm的粒徑范圍內(nèi)，土體的不均勻系數(shù)Cu與曲率系數(shù)Cc分別等于1.912和0.803，其級配不良。此外通過試驗(yàn)可以得到土體的比重Gs=2.627，最大干密度ρdmax=1.662 g/cm3，最小干密度ρdmin=1.351g/cm3。

試驗(yàn)中所用全部試樣均先通過濕裝法進(jìn)行制樣，隨后利用真空飽和法對其進(jìn)行飽和。飽和完成后，需測孔隙水壓力系數(shù)B，若達(dá)到95%以上，認(rèn)為試樣飽和。試樣的制備、裝樣、飽和、固結(jié)等具體步驟參照《SL 237-1999土工試驗(yàn)規(guī)程》[12]。

1.3試驗(yàn)安排

試驗(yàn)中所有試樣均采用20%的初始相對密實(shí)度，靜力試驗(yàn)依次在50、100和200 kPa的圍壓下進(jìn)行CU試驗(yàn)。試驗(yàn)采用靜力三軸儀進(jìn)行剪切，以應(yīng)變控制的方式進(jìn)行加載，剪切過程中加載速率為0.6 mm/min，直至試樣的軸向應(yīng)變達(dá)到25%時(shí)停止試驗(yàn)；動(dòng)力試驗(yàn)采用應(yīng)力控制的方式施加等幅半正弦形式的動(dòng)荷載，荷載頻率f=0.5 Hz，周期T=2 s，當(dāng)達(dá)到1 000個(gè)應(yīng)力循環(huán)后停止試驗(yàn)。

1.4破壞標(biāo)準(zhǔn)

土樣破壞的標(biāo)準(zhǔn)包括：初始液化標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)以及極限平衡標(biāo)準(zhǔn)等。經(jīng)驗(yàn)表明，土樣中粘粒含量較少或粗顆粒較大時(shí)，易達(dá)到完全液化；而當(dāng)粘粒含量較大或粗顆粒較小時(shí)，盡管土樣已產(chǎn)生足夠的變形，但測得的動(dòng)孔隙水壓力并不高。針對以上情形并結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，靜力三軸試驗(yàn)中可以從偏應(yīng)力與軸向應(yīng)變的曲線中觀察試樣是否出現(xiàn)靜態(tài)液化的現(xiàn)象，當(dāng)試樣軸向應(yīng)變達(dá)到25%時(shí)停止試驗(yàn)；動(dòng)力三軸試驗(yàn)采用應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)：選取試樣全幅應(yīng)變達(dá)εf=5%為破壞標(biāo)準(zhǔn)。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1靜力試驗(yàn)結(jié)果

圖2(a)、(b)、(c)分別為相同初始相對密實(shí)度情況下，4種不同粘粒含量的試樣分別在50、100和200 kPa固結(jié)圍壓下的CU試驗(yàn)結(jié)果。

從圖2(a)中的σ1-σ3～εa曲線可以看出，純砂試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出先軟化后硬化的特點(diǎn)，整體上表現(xiàn)為軟化的特征，發(fā)生了靜態(tài)液化；Pc=5%試樣的偏應(yīng)力在加載后迅速上升至峰值，之后又快速降至一個(gè)非常小的穩(wěn)定值，發(fā)生靜態(tài)液化的現(xiàn)象比純砂更劇烈；Pc=10%試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線同樣呈現(xiàn)出軟化-硬化特征，但軟化現(xiàn)象較弱，試樣總體上表現(xiàn)為硬化，與Pc=5%試樣相比，靜態(tài)液化現(xiàn)象極大地減弱。當(dāng)粘粒含量增至15%時(shí)，這種減弱現(xiàn)象變得更為明顯。從圖2(a)中u-εa曲線可以發(fā)現(xiàn)，加載初期Pc=5%試樣的孔壓迅速上升并接近圍壓，之后保持平穩(wěn)，純砂試樣大約在軸向應(yīng)變?yōu)?5%左右孔壓才慢慢達(dá)到峰值，且峰值低于5%粘粒含量的，之后孔壓呈下降趨勢；Pc=10%、15%試樣的孔壓曲線在整體走勢上和純砂類似，但峰值低于純砂，峰值之后孔壓的下降也比純砂明顯。

從圖2(b)中σ1-σ3～εa曲線可以看出，各個(gè)粘粒含量試樣的液化現(xiàn)象較圖2(a)有所加劇。如圖中純砂試樣的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線前期軟化現(xiàn)象加劇，而后期的硬化現(xiàn)象較圖2(a)有所減弱。由此可以看到100 kPa圍壓作用下純砂試樣的液化現(xiàn)象比50 kPa圍壓作用下純砂的液化更為劇烈。而u-εa曲線中Pc=5%試樣的孔壓在加載初期依然上升很快并接近圍壓，之后一直保持平穩(wěn)，而純砂試樣在加載初期的孔壓增長速率小于Pc=5%試樣的，加載后期當(dāng)試樣的軸向應(yīng)變達(dá)到約17%左右時(shí)，純砂試樣的孔壓上升到和Pc=5%試樣的孔壓幾乎相同的水平，但仍低于Pc=5%試樣的。隨著應(yīng)變的發(fā)展，孔壓也出現(xiàn)了下降的趨勢。因此純砂試樣對于孔壓的積聚效應(yīng)沒有Pc=5%試樣的顯著。所以從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，Pc=5%試樣的液化現(xiàn)象比純砂劇烈。

(a)50 kPa圍壓

(b)100 kPa圍壓

(c)200 kPa圍壓圖2　不同圍壓作用下試樣的CU試驗(yàn)曲線Fig. 2　Curves of CU tri-axial tests for specimens with different confining pressures

從圖2(c)中的σ1-σ3～εa曲線可以看出，隨著圍壓的增加，不同粘粒含量試樣的液化現(xiàn)象進(jìn)一步加劇，Pc=5%的試樣在加載初期偏應(yīng)力達(dá)到峰值后迅速降至接近為零的水平，靜態(tài)液化現(xiàn)象最為明顯。純砂試樣的應(yīng)變軟化-硬化特征更加顯著，另外還可以發(fā)現(xiàn)Pc=10%、15%試樣的應(yīng)變軟化-硬化趨勢較圖2(a)、(b)的都有所加劇。

從圖2(a)～(c)中的u-εa曲線可以發(fā)現(xiàn)，各圍壓作用下的孔壓線分布情況自下而上依次為5%、0%、10%、15%，而且各粘粒含量試樣的孔壓曲線初始斜率也按此規(guī)律依次減小。上述這些都說明粘粒含量對砂土靜態(tài)液化的影響并不是單調(diào)的，而是存在一個(gè)界限值。小于界限值時(shí)，粘粒的存在會(huì)加劇靜態(tài)液化；大于此值時(shí)，粘粒的存在會(huì)抑制靜態(tài)液化。通過試驗(yàn)結(jié)果，利用摩爾-庫倫強(qiáng)度包線可以求得各個(gè)粘粒含量砂土的有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c′、φ′，圖3是c′、φ′隨粘粒含量Pc的變化曲線。

圖3　有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨粘粒含量變化的關(guān)系曲線Fig. 3　Curves of effective shear strength parameters versus clay content

從圖3中可以看出，隨著粘粒含量的增加，有效粘聚力c′一直在增大，而有效內(nèi)摩擦角φ′先減小后增加，呈現(xiàn)出開口向上的近似拋物線型，存在一個(gè)最低值。由圖可知，當(dāng)粘粒含量大于10%時(shí)，c′和φ′均呈上升趨勢，相應(yīng)的有效抗剪強(qiáng)度是增大的；當(dāng)粘粒含量小于5%時(shí)，φ′的值一直在下降，但c′幾乎不變，因此相應(yīng)的有效抗剪強(qiáng)度是減小的。據(jù)此，可以推斷粘粒含量對砂土的有效抗剪強(qiáng)度的影響也近似呈開口向上的拋物線型，即存在一個(gè)界限粘粒含量，使得含粘粒砂土的有效抗剪強(qiáng)度最低，并且該值處于5%～10%。

圖4為3種圍壓作用下各粘粒含量試樣的有效抗剪強(qiáng)度。從圖中可以看出，各圍壓作用下4種粘粒含量試樣的強(qiáng)度曲線均呈開口向上的近似拋物線型，本次試驗(yàn)中各個(gè)粘粒含量的試樣中有效抗剪強(qiáng)度的最低值出現(xiàn)在粘粒含量Pc=5%。因此可以揭示出粘粒含量對于砂土靜態(tài)液化的非單調(diào)影響規(guī)律。

圖4　土體有效抗剪強(qiáng)度隨粘粒含量變化的關(guān)系曲線Fig. 4　Curves of effective shear strength versus clay content

2.2動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果

為了探究粘粒含量對砂土動(dòng)力液化的影響以及驗(yàn)證靜力試驗(yàn)所得到的粘粒含量對砂土靜態(tài)液化的影響規(guī)律，以下采用CKC動(dòng)三軸儀對4種粘粒含量的砂土進(jìn)行試驗(yàn)。圖5～8給出了Pc=0%、5%、10%和15%的砂土在循環(huán)動(dòng)荷載作用下的εa-N曲線以及u/σ3-N曲線，其中N為循環(huán)振次。

(a)不同荷載幅值下的εa-N曲線

(b)不同荷載幅值下的u/σ3-N曲線圖5　不同荷載幅值下Pc=0%的試驗(yàn)結(jié)果Fig. 5　Results of tests under different loading (Pc=0%)

從圖5(a)可以看到，純砂試樣在達(dá)到破壞時(shí)(εa=5%)，各個(gè)荷載幅值作用下試樣破壞的循環(huán)振次差別較大，當(dāng)荷載幅值為160.15 kPa時(shí)，試樣幾乎瞬間就破壞；當(dāng)荷載幅值為159.28 kPa時(shí)，雖然該值與160.15 kPa相差甚小，但破壞時(shí)的循環(huán)振次差值已超過10次。當(dāng)荷載幅值為156.92 kPa時(shí)，試樣破壞時(shí)的循環(huán)振次與159.28 kPa時(shí)試樣的破壞振次相差大約也為10次。當(dāng)荷載幅值等于147.36 kPa時(shí)，試樣破壞時(shí)所需的循環(huán)振次明顯增加，將近100次。而從圖5(b)中可以看到純砂試樣在破壞時(shí)，動(dòng)孔壓比平均都維持在0.7左右，荷載幅值為160.15 kPa時(shí)的動(dòng)孔壓比瞬間增大，而當(dāng)荷載幅值為147.36 kPa時(shí)，動(dòng)孔壓比在將近80次的循環(huán)振次時(shí)上升到與荷載幅值為160.15 kPa的動(dòng)孔壓比相同水平。

(a)不同荷載幅值下的εa-N曲線

(b)不同荷載幅值下的u/σ3-N曲線圖6　不同荷載幅值下Pc=5%的試驗(yàn)結(jié)果Fig. 6　Results of tests under different loading (Pc=5%)

從圖6(a)可以看到，Pc=5%的試樣在達(dá)到動(dòng)態(tài)液化破壞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，動(dòng)荷載幅值普遍低于純砂，Pc=5%試樣破壞時(shí)的最大動(dòng)荷載幅值小于純砂試樣破壞時(shí)的最小動(dòng)荷載幅值，并且試樣破壞時(shí)的循環(huán)振次也較純砂試樣有所減少，純砂試樣破壞時(shí)的振次最多可達(dá)到接近100次，而Pc=5%試樣破壞時(shí)的振次最多也只有60多次。從圖6(b)可以發(fā)現(xiàn)，Pc=5%試樣破壞時(shí)的動(dòng)孔壓比大多數(shù)都達(dá)到0.9，普遍高于純砂破壞時(shí)的動(dòng)孔壓比，加之試樣破壞時(shí)循環(huán)振次的減少，可以看出Pc=5%試樣的u/σ3-N曲線斜率大于純砂試樣。由此可以說明，Pc=5%的試樣在動(dòng)荷載作用下液化現(xiàn)象比純砂更為劇烈。

從圖7(a)與圖8(a)可以觀察到，Pc=10%和Pc=15%的試樣在破壞時(shí)的動(dòng)荷載幅值又普遍高于Pc=5%試樣的，且在某些情況下也高于純砂試樣破壞時(shí)的動(dòng)荷載幅值，而從圖7(b)與圖8(b)中可以明顯發(fā)現(xiàn)，試樣破壞時(shí)的動(dòng)孔壓比都相當(dāng)?shù)?，最高時(shí)也只有0.15左右，遠(yuǎn)低于Pc=5%試樣與純砂試樣的動(dòng)孔壓比。這些都說明Pc=10%和Pc=15%試樣的抗液化性能比Pc=5%試樣的高。由此可以看出，粘粒隨著其含量的不同，既能促使孔壓的發(fā)展，也能抑制其發(fā)展。最后可以總結(jié)出粘粒含量對砂土動(dòng)力液化性能的影響不是單調(diào)的。為了將粘粒含量對砂土動(dòng)力液化的影響更加直觀的表現(xiàn)出來，圖9為4種粘粒含量試樣發(fā)生液化時(shí)所需的循環(huán)應(yīng)力比CSR和相應(yīng)的循環(huán)振次N，并用線性擬合的方法對相同粘粒含量的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到CSR-N曲線。其中循環(huán)應(yīng)力比CSR的定義如下：

(1)

式中：σd為循環(huán)動(dòng)應(yīng)力，σ3為試樣的固結(jié)圍壓。

從圖9中可以看出，純砂的擬合直線位于5%和10%粘粒含量的擬合直線之間，而最上端的直線則代表15%粘粒含量的試樣。

(a)不同荷載幅值下的εa-N曲線

(b)不同荷載幅值下的u/σ3-N曲線圖7　不同荷載幅值下Pc=10%的試驗(yàn)結(jié)果Fig. 7　Results of tests under different loading (Pc=10%)

(a)不同荷載幅值下的εa-N曲線

(b)不同荷載幅值下的u/σ3-N曲線圖8　不同荷載幅值下Pc=15%的試驗(yàn)結(jié)果Fig. 8　Results of tests under different loading (Pc=15%)

圖9　粘粒含量對砂土循環(huán)抗液化的影響Fig. 9　Influence of clay content on the cyclic liquefaction resistance of sand

通過以上靜力和動(dòng)力試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，粘粒含量對砂土抗液化的影響并非是單調(diào)的，而是存在某個(gè)界限粘粒含量使得砂土的抗液化性能最差，而且該界限粘粒含量的范圍處于5%～10%。小于5%時(shí)，隨著粘粒含量的增加，粘粒的存在將促使孔壓的發(fā)展，導(dǎo)致砂土的抗液化性能下降；大于10%時(shí)，隨著粘粒含量的增加，粘粒的存在將抑制孔壓的發(fā)展，砂土的抗液化性能隨之增強(qiáng)。該結(jié)論可結(jié)合圖10中試樣的初始孔隙比隨粘粒含量的變化曲線對砂土的液化機(jī)理進(jìn)行解釋。砂土中的粘粒是以點(diǎn)接觸的形式分布在砂粒周圍。當(dāng)粘粒含量較低時(shí)，粘粒對砂粒主要起潤滑作用，這種潤滑作用使得砂粒在受外力時(shí)將沿粘粒發(fā)生滑動(dòng)，這將導(dǎo)致粒間空隙減小，孔隙水壓力上升，抗剪強(qiáng)度下降，最終發(fā)生液化。在低粘粒含量下，隨粘粒含量的增加，試樣的初始孔隙比呈現(xiàn)出下降的趨勢，且在Pc=10%左右，試樣的初始孔隙比達(dá)到最低。當(dāng)發(fā)生剪切時(shí)，低粘粒含量試樣的孔壓積聚效應(yīng)非常明顯，所以液化現(xiàn)象比純砂更劇烈。當(dāng)粘粒含量增加至某一值時(shí)，粘粒對砂粒主要起穩(wěn)固作用，這是由于隨著粘粒含量的增大，粘粒包裹在砂粒周圍。粘粒一方面膠結(jié)砂粒，另一方面調(diào)整自身結(jié)構(gòu)，在整體上則表現(xiàn)出穩(wěn)固砂粒的作用。此時(shí)隨著粘粒含量的增加，砂性土逐漸向粘性土過渡。相同質(zhì)量的粘土和砂土，前者孔隙比較后者更大，所以此時(shí)試樣的初始孔隙比呈現(xiàn)出回升趨勢，孔壓的積聚效應(yīng)減弱，試樣抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)，液化受到抑制。

圖10　試樣的初始孔隙比隨粘粒含量變化的關(guān)系曲線Fig. 10　Curve of initial void ratio of specimen versus clay content

3結(jié)論

本文以含一定量粘粒的砂土為研究對象，進(jìn)行了室內(nèi)靜三軸和動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了粘粒含量對砂土抗液化的影響規(guī)律，可得出以下結(jié)論：

1)粘粒含量對砂土抗液化性能的影響并非是單調(diào)的。粘粒含量較小時(shí)，粘粒的存在將促使孔壓的發(fā)展，使得砂土的抗液化性能下降，此時(shí)含粘粒砂土比純砂更易發(fā)生靜態(tài)或動(dòng)力液化；粘粒含量較大時(shí)，粘粒的存在會(huì)抑制孔壓的發(fā)展，使得砂土的抗液化能力提高。因此可以得出，靜力或動(dòng)力作用下，粘粒含量對砂土抗液化的影響規(guī)律都呈開口向上的近似拋物線型，即存在一個(gè)界限粘粒含量使砂土的抗液化能力最低，并且該值位于5%～10%。

2)粘粒含量對砂土抗液化的影響規(guī)律可以從粘粒與砂粒的接觸情況進(jìn)行解釋：當(dāng)粘粒含量較小時(shí)，粘粒主要起潤滑作用，粘粒的存在使得砂土的抗液化能力降低；當(dāng)粘粒含量較大時(shí)，粘粒主要起膠結(jié)砂粒的作用，這時(shí)土體表現(xiàn)出粘性土的性質(zhì)，粘粒的存在使得砂土的抗液化能力增強(qiáng)。

3)圍壓對砂土的靜態(tài)液化行為有較大的影響。在低圍壓下，粘粒含量為10%與15%的試樣不會(huì)發(fā)生靜態(tài)液化；隨著圍壓的增加，各個(gè)粘粒含量試樣的液化趨勢由弱到強(qiáng)，不斷加劇，因此砂土更易在高圍壓下發(fā)生靜態(tài)液化。

4)確定界限粘粒含量的值無論是對于理論研究還是解決實(shí)際工程中有關(guān)土體的靜態(tài)液化或者是動(dòng)力液化的問題都有著非常重要的意義。由于本次試驗(yàn)只配制了四種粘粒含量的砂土試樣，以上試驗(yàn)結(jié)果并沒有確定出界限粘粒含量的具體值，而只給出了界限粘粒含量所處的范圍，還有待于通過大量的含不同粘粒含量砂土的試驗(yàn)來驗(yàn)證。

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Experiment of effect of clay content on static and dynamic liquefactionof sand

TANG Xiaowei1, LI Tao1, ZHANG Xiwen2, MA Ling1

(1.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China; 2.School of Civil Engineering and Architecture, University of Ji’nan, Ji’nan 250022, China)

Abstract：Sand with a certain percent of clay is easily liquefied under static and dynamic loading. Clay has a complicated effect on the liquefaction resistance of sand. In order to study the influence of clay content on the liquefaction of sand, sand samples with different clay contents, 0%, 5%, 10% and 15% were investigated with static triaxial and dynamic triaxial test systems. Static and dynamic test results show that the clay content has a non-monotonic impact on the liquefaction resistance of sand. The liquefaction resistance of the mixture is poorest when the clay content is about 5%～10%. When the clay content is less than 5%, the clay promotes pore pressure development. When the clay content is more than 10%, the clay suppresses pore pressure development. Different contents of clay play roles of lubrication and cementation between sand particles.

Keywords：clay content; liquefaction resistance; liquefaction test; shear strength; pore pressure

中圖分類號：TU441

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1006-7043(2016)03-332-07

doi:10.11990/jheu.201407073

作者簡介：唐小微(1968-)，男,副教授,博士生導(dǎo)師;李濤(1989-)，男,博士研究生.通信作者：李濤，E-mail: 476693724@qq.com.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51078062); 國家973計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011CB013605-2).

收稿日期：2014-07-29.

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20150928.1009.006.html

網(wǎng)絡(luò)出版日期： 2015-09-28.