高烈度地震区电厂桩基承载力分析与地基抗液化

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1、高烈度地震区电厂桩基承载力分析与地基抗液化1绪论1.1课题背景地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。地震所造成的影响基本上有以下六种：地面振动、断层、火灾、地形变动、土体液化、海喊⑴。自1964年日本新海和美国阿拉斯加地震以来，地震引起的砂土液化问题受到世界各国工程界重视。1966年我国的邢台地震、1975年海城地震和1976年唐山地

2、震也发生了由砂土液化引起的地面大面积喷水冒砂、滑坡侧移等次生灾害，造成建筑物严重沉降失稳或结构大规模破坏，砂土液化问题更是引起国内建筑界普遍关注。图1.1为日本新y写地震由于地基液化使房屋倒塌，图1.2为地震中土壤发生液化。2008年5月12日在中国四川省坟川县发生的里氏8.0级大地震，地震液化的问题最初并没有给予足够的重视，主要的认识为无液化现象或少数场地液化，但无液化震害。实际情况是：液化在烈度VE、VII度区均有出现，但VI]度区最为集中；液化喷水高度多1m左右。液化场地喷出物土类较为丰富，近80%为粉细砂，其次为卵碌石，占11

3、%;液化带伴随地裂缝普遍，导致农田、民居、火车站、学校、工厂不同程度破坏。另据兰州大学资源环境学院和青海省环境地质勘查局郭小花等[3]对2010年4月14日青海4.14玉树地7.1级地震地质作用对地质环境的影响进行了分析,在扎曲河谷及隆宝湖一线分布有冲积或湖积的细砂、粉细砂构成的冲积、冲湖积平原或沼泽地带，地下水位埋深小于5m，在其地貌突变部位有地面震陷现象，影响宽度为2.3?4.5km。在扎曲河下游及其支流岸坡带，地震时地下喷水冒砂高度达2.5m以上，呈间歇性喷射，停6s左右喷射3s左右，喷射时间约为l0min。喷水冒砂现象在发震断

4、裂带南北两盘沿线均有分布[4]。可以看出，地震振动使建筑物和构筑物地基液化失效，从而导致上部结构发生不均勻沉降变形破坏[5]。..1.2国内外研究现状桩基础是建筑物重要的基础形式之一，它通过桩侧摩阻力和植端阻力将上部荷载传递到更坚硬或更密实的深部土层或岩基上，从而能承受很大的竖向荷载和水平荷载。由于其承载力高、沉降小、较大的整体性和刚度等优点而被广泛用作高层建筑结构和高重构筑物的基础[7]。基桩竖向荷载传递过程为：首先，上部结构将竖向荷载传递至桩顶，控身开始承受竖向荷载，近地面处桩土间开始发生或即将发生相对位移，即产生植侧摩阻力；随桩

5、顶竖向荷载增大，桩基下部摩阻力也增大，竖向荷载继续往下传递直至桩端；随竖向荷载进一步增大，桩侧摩阻力逐渐发挥至最大值，桩端阻力逐渐增大，当桩端阻力达到极限值时，基桩也就达到其极限承载力。影响桩土体系荷载传递因素以及一般变化规律如下：（1)竖向荷载下基桩发生压缩与沉降，桩身侧土体产生剪切变形，桩端土体产生压缩变形，荷载通过桩土界面向土中传递，服从变形协调条件达到静力平衡。（2)控端土体与桩周土体的刚度比愈小，桩身轴力沿深度衰减愈快，即传递到桩端的荷载愈小。（3)桩身刚度与桩侧土刚度比五/?愈大，传递到桩端的荷载愈大，侧阻发挥更趋均匀。（

6、4)桩的长径比//c/愈大，传递到桩端的荷载愈小，侧阻发挥愈不均匀，桩身下部侧阻力发挥值就愈低。（5)桩端扩径比愈大，端阻所占荷载比例愈大。..2国内外桩基承载力及地基土液化判别规范对比分析2.1桩基承载力设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定：设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试验補定；设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。单桩竖向极限承载力标准值、极限侧

7、阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定：单桩竖向静载试验应按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106执行；桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。并通过测试结果建立极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值与土层物理指标、岩石饱和单轴抗压强度以及与静力触探等土的原位测试指标间的经验关系，以经验参数法确定单桩竖向极限承载力。碗定单桩竖向极限承载力标准值三种方法分别为单桩竖向抗压静载试验、原位测试法、经验参数法。2.2地基土液化判别地震时土体液化的原因是振动作用到土后，由于土粒大小形状和所受荷

8、载不同，土粒接触点处所受到振动力的大小与方向各异，从而破坏了土粒间原有的平衡，土粒重新排列。而饱和砂土的液化则是振动过程中，不排水条件下土的有效应力降低甚至丧失而超孔隙水压力上升，最终导致土粒随水发生流动。近年来地基土的