考虑埋深影响的长江下游江苏地区粘性土动剪切模量与阻尼比试验研究北大核心CSCD

动剪切模量和阻尼比是场地地震反应分析中两个重要的土动力学参数。本文以江苏地区为例,统计了375个粘性土的最大剪切模量、动剪切模量比和阻尼比,包括粘土、淤泥质土、粉质粘土、粉土,考虑土的类型以及埋藏深度的影响,对各类土的最大剪切模量与土样埋深的关系以及不同深度区间内动剪切模量比和阻尼比与剪应变的关系行了详细的研究。结果表明:各类土的最大剪切模量均随埋深的增大而增大,两者在统计意义上呈指数关系;埋深对粘性土的动剪切模量比和阻尼比与剪应变的关系曲线有较明显的影响,且这种影响程度随埋深的增大而减小。同时给出了各类土动剪切模量与埋深关系的拟合公式以及在不同埋深区间内动剪切模量比和阻尼比与剪应变关系曲线的拟合参数,在实际工程中有一定的参考价值。     

金塘海峡海洋土动剪切模量与阻尼比特性研究∗

为探究金塘海峡各类海洋土的动剪切模量G与阻尼比λ特征,对金塘海峡四个钻孔不同埋深的各类原状海洋土进行了系列室内共振柱试验,试验结果表明:(1)各类海洋土均呈现出"低剪切模量,高阻尼比"的强非线性与滞后性特性;各类海洋土的最大动剪切模量G_(max)均随埋深的增加而增大,且粉质黏土、粉土、粉质黏土混粉砂、粉砂的G_(max)随埋深的增长速率依次减慢。(2)随着埋深的增加,各类海洋土的G/G_(max)―γ曲线移向右上侧,非线性特性减弱;相反,λ—γ曲线移向右下侧,土体的滞后性减弱。(3)给出了金塘海峡各类海洋土G/G_(max)―γ和λ—γ曲线随埋深变化的参数值。     

南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等 6类新近沉积土的自振柱试验 ,详细探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这 6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比λ的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G/Gmax～γ和λ～γ曲线变化范围的对比 ,结果表明 ,不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析 ,给出了南京及其邻近地区 6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值 ,对实际工程具有一定的借鉴作用     

围压对粉质粘土动力学参数影响的共振柱试验研究

土的最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比是对土层进行动力反应分析的重要力学参数。利用英国GDS公司生产的RCA共振柱仪,研究围压对都江堰地区粉质粘土的上述动力学参数的影响。研究表明:相同围压条件下,最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比随重复次数基本不变,表明该试验过程具有可重复性;最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比均受围压影响较大,随着围压的增大,最大动剪切模量和阻尼比均逐渐增大,而剪应变幅随着围压的增大逐渐减小。据此,建立了都江堰地区粉质粘土动力学参数随围压变化的经验公式。本研究可为土层地震动力反应分析提供参考并积累基础资料。     

苏南地区新近沉积土的动剪切模量比与阻尼比--试验研究

苏南地区的场地土主要为漫滩相、湖沼相或冲湖相新近沉积软弱土，结构松散，沉积零乱，成分复杂，饱水可液化粉细砂层及粉土层较为发育，在地震或动力荷载的作用下有可能发生软土震陷或砂土液化。通过对苏南地区淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉细砂互层土、粉土、粉砂、细砂和中粗砂等8类新近沉积土155个原状土样历时4年的试验研究，给出了该地区上述8类新近沉积土的动剪切模量比G／Gmax和阻尼比D随剪应变幅值γ变化的平均拟合曲线及其参数的推荐值。为便于一般工程应用，给出了这8类新近沉积土的G/Gmax-γ，和D—γ关系曲线的推荐值及其标准差。     

渤海海底土类动剪切模量比和阻尼比试验研究

土的动剪切模量比和阻尼比是工程场地地震安全性评价工作和土层地震反应分析中不可缺少的重要参数。本文采用应力控制振动三轴试验装置对渤海海底的常规土类动剪切模量比G/G_(max)和阻尼比λ进行试验研究,试验装备为HX-10O控制振动三轴试验系统,土类包括粘土、粉质粘土、细砂、粉砂、粉砂质细砂,土样来自渤海海域内BZ13-1、BZ26-2、QK18-2等3油田的场地钻孔。采用拆线曲线拟合动剪切模量比G/G_(max)、阻尼比λ随动剪应变γ变化的关系,得到各类上的G/G_(max)、λ随γ变化关系及推荐值。本文的结果已在这3个油田平台的地震安全性评价中使用,本项工作积累的有关基础资料和工作方法可供该海域内有关海洋建设工程的地震安全性评价工作以及未来海域内的地震区划工作借鉴和参考。     

宁波近海沉积土动力特性的试验研究

土的动模量、阻尼比和砂土抗液化强度是土动力特性的主要指标，是研究重大工程场地设计地震动参数的基础性资料。结合宁波象山港大桥工程场地地震安全性评价工作，采用南京工业大学自行研制的GZZ-1型自振柱仪，首次对宁波近海沉积的淤泥质粘性土、粘性土和砂土进行了动模量和阻尼比的试验研究。发现土的动剪切模量比C／Cmax、阻尼比λ与剪应变幅值γ的关系，可分别采用Martin-Davidenkov模型和作者建议的阻尼比经验公式进行拟合；此外，采用南京工业大学自行研制的DSZ-1型动三轴仪，首次对宁波近海沉积的砂土和粉土进行了液化试验研究，结果表明，宁波近海沉积的砂土和粉土的抗液化强度可采用指数函数进行拟合，且与南京长江三桥场地粉土的抗液化强度相近，但明显大于福建标准砂的抗液化强度。     

长江下游地区新近沉积土动剪切模量比和阻尼比的试验研究

通过对长江下游地区南京、苏州、常州、徐州、泰州、盐城、扬州、无锡、镇江、张家港、连云港、启东、常熟、江阴、宿迁等15个城市的淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂和粗砂等七类新近沉积土共计275个原装土样历时3年的自振柱试验研究,给出了长江下游地区七类新近沉积土的动剪切模量比 G/Gmax和阻尼比λ与剪应变幅值γ变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值。由于未见报道其他研究者对长江下游地区新近沉积土动力参数的系统研究,该研究成果有利于加深对该长江下游地区各类新近沉积土动力特性的认识,并对该地区各类工程建设的工程场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值,且有利于推动长江下游地区工程场地地震安全性评价工作的开展。     

橡胶黏土混合土动剪切模量及阻尼比试验研究

为了研究橡胶黏土混合土动力特性,将橡胶掺入黏土,在4种围压下对5种不同配比橡胶黏土混合土进行室内动三轴试验以研究橡胶含量及围压对混合土动剪切模量和阻尼比的影响。结果表明,相同围压下,混合土动剪切模量较素土有很大降低,随着橡胶含量的增多而逐渐降低且降低速度由快变慢,动剪切模量与动应变关系曲线非线性特征减弱。阻尼比随着橡胶含量增加逐渐增加,且均较素土有显著提高。相同橡胶含量时,动剪切模量随着围压增大而增大,动剪切模量与动应变关系曲线线性特征增强,阻尼比随围压增大而减小。橡胶黏土动剪切模量与动应变关系可以用H-D模型表示,最大动剪切模量与围压之间的关系可以用线性函数表示,阻尼比与动应变关系可以用修正的陈国兴模型表示。结果证明,橡胶黏土混合土具备较好的隔震减震性能。     

最大剪切模量对土动力参数及地震反应的影响

最大剪切模量是影响土的动剪切模量比、阻尼比和土层地震反应的最重要参数之一。通常采用室内应变法来确定最大剪切模量，给出土的动剪切模量比和阻尼比，而采用现场剪切波速法求得的结果则很少见。研究了剪切波速法和应变法所确定的最大剪切模量对土动剪切模量比、阻尼比和土层地震反应的影响，推导了两种方法所确定的动剪切模量比和阻尼比之间的关系式。结果表明：最大动剪切模量对土的动剪切模量比、阻尼比和土层地震反应的影响很显著。     

橡胶颗粒土动剪模量与阻尼比的共振柱试验研究

废旧轮胎橡胶颗粒与砂土组成的橡胶颗粒土相比于纯砂而言,具有密度轻、弹性变形能力强、耗能大、剪切模量低等特点,可广泛应用于边坡、挡土墙和路基回填、桥台跳车治理以及建筑隔震减振等工程领域。通过共振柱试验,重点对比研究了橡胶含量、粒径及围压对混合土动剪切模量和等效阻尼比的影响规律。结果表明,小应变范围内,在围压和粒径相同时,随橡胶含量的增加,橡胶土动剪切模量减小,阻尼比增大,动剪模量比衰退变缓;含量和粒径相同时,围压增大,动剪模量增大,动剪模量比衰退变缓,阻尼比减小。在大应变幅值下,橡胶含量较低时,随着围压增大,动剪模量比衰退明显加快;而当橡胶含量较高时,围压对其影响与小应变范围相同;而围压与橡胶含量相同时,不同橡胶粒径的模量与阻尼比曲线非常接近。橡胶土的动剪模量与阻尼比主要受橡胶含量与固结围压影响,而粒径影响可忽略不计。     

山西黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

土的动剪切模量与阻尼比作为土动力特性研究的重要参数,一直备受关注。为了研究山西地区黄土的动力特性,对山西某土石坝坝基黄土进行了共振柱与动三轴试验,获得了在较大应变范围内的动剪切模量与阻尼比试验数据。试验结果表明,山西黄土动剪切模量与阻尼比均显著受初始含水率影响,其归一化的动剪切模量能够用修正的Hardin模型进行拟合,并给出了相关参数;阻尼比可以采用本文建议的公式进行拟合,拟合效果良好。最后,采用经验公式确定了不同围压下的最大动剪切模量的参数。     

k_0固结饱和黏土的动剪模量与阻尼比

通过k_0固结不排水动三轴试验,研究了初始有效平均应力、初始剪应力以及振动应力历史对k_0固结饱和黏土动剪模量和阻尼比的影响。结果表明,可以将振动累积应变作为反映振动应力历史影响的状态参数;将同一状态参数下的动剪模量表示为随动剪应变的变化关系可以反映初始剪应力对动剪模量和阻尼比的影响;依据不同状态参数对应的最大动剪模量确定规一化动剪模量随动剪应变的变化关系可以反映初始有效平均应力的影响。初始有效平均应力、初始剪应力以及振动应力历史对阻尼比随振动剪应变的变化关系影响较小,可以认为阻尼比随振动剪应变有唯一变化关系。因此,通过一个固结压力下的一组振动三轴试验,结合一个试样在不同振动累积应变与不同初始有效平均应力下的多级振动三轴试验,就可以建立反映初始有效平均应力、静偏应力与振动应力历史影响的k_0固结饱和粘土动剪模量与阻尼比变化关系。     

土动力参数变异性对深软场地地表地震动参数的影响

采用等效线性化技术考虑土的动力非线性特性,利用一维波传法及SHAKE91软件计算水平成层场地的地震反应,研究了土的动剪模量比和阻尼比与剪应变幅值的关系曲线、土层剪切波速的变异性对深软场地地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:土的动剪模量比均值加1倍标准差与阻尼比均值减1倍标准差、动剪模量比均值减1倍标准差与阻尼比均值加1倍标准差的组合对地表峰值加速度的影响最为显著,但对地表加速度反应谱形状的影响不大;土层剪切波速15%的变异性对地表加速度反应谱形状有较大影响;土层剪切波速的变异性对地表加速度和反应谱的影响比动剪模量比和阻尼比变异性的影响更为显著。     

固结时间对软粘土动剪切模量的影响

随着固结时间的增加,试样逐渐变硬的硬化效应使软粘土的动剪切模量增大;同时,随着固结时间的增加,试样高度和直径明显减小的尺寸效应,也使软粘土的动剪切模量受到显著的影响。通过软粘土自振柱试验,分析了固结时间对软粘土的最大动剪切模量、动剪切模量比和试样尺寸的影响;根据自振柱试验的基本原理,分析了试样尺寸的变化对软粘土动剪切模量的影响;结合试验得到的固结时间和试样尺寸的关系,分析了固结时间通过试样尺寸对软粘土动剪切模量的影响。     

饱和砂土最大动剪切模量的不同试验对比研究

对233个饱和砂土土样室内试验确定的最大动剪切模量和同一位置现场原位试验确定的最大动剪切模量进行了对比研究。结果表明:两者相差很大,室内试验结果基本上小于现场试验结果,埋藏深的土样相差更大;室内试验的最大动剪切模量与深度符合幂函数规律,且与砂土的密实度有关,与砂土的颗粒成分关系不大。通过工程实例,比较了2种试验最大动剪切模量对地震反应分析的影响,得到了室内试验最大动剪切模量与现场剪切波速的统计经验关系式。该经验关系式对工程场地地震反应分析具有一定的参考应用价值。     

动剪切模量与阻尼比的共振柱和动三轴对比试验研究∗

利用 GCTS 共振柱试验仪和循环三轴试验仪分别对砂土和黏土进行了动剪切模量和阻尼比试验,研究了共振柱和动三轴试验得到的规准化动剪切模量比 G/G_max和阻尼比 λ 随剪应变 γ 变化的规律,并考虑了土样类别以及深度对两种方法测得的 G/G_max和 λ 的影响。试验结果表明,共振柱和动三轴两种试验得到的土体 G/G_max和 λ 具有良好的一致性,且与土样的深度和类别无关,可将两种试验方法结合起来共同测定土体 10^-6~10^-2 应变范围内的 G/G_max和 λ,从而为重大工程场地地震效应分析提供宽应变范围内的 G/Gmax和 λ 曲线。     

某大型填海造地工程护岸地基动力特性及残余变形研究

通过海上原位勘探取土和室内土体动力特性试验研究,对某大型填海造地工程护岸结构进行地震作用下残余变形的分析。首先,利用共振柱试验和数值模拟的方法,研究了地基土在复杂应力状态下的动力特性及残余变形,得出了此护岸结构土样的剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的曲线关系。其次,在分析残余变形与振次之间关系等的基础上,利用沈珠江模型对试验数据进行整理和拟合,给出了沈珠江残余模型的拟合参数值。最后,得出地震作用下护岸结构残余变形的规律,即在不同的加速度时程下,水平残余变形量在0.07~0.66m之间,竖向残余变形量在0.035~0.31m之间,变形主要在两侧护岸位置,主要的土层为砂土层。研究成果可为填海造地工程抗震设计和地基变形分析提供依据。     

软弱层几何特性与剪切波速对场地反应谱的影响研究

场地土层结构对地震动的影响一直备受关注。针对含有一层软弱土层的匀质场地展开非线性地震反应分析,研究了软弱土层的几何分布特性和剪切波速变化对地表反应谱的影响。结果表明:1软弱层使得场地反应谱特征周期延长,长周期段曲线升高并出现多峰值现象,含软弱层场地的反应谱与无软弱层场地的反应谱差值比远大于工程可接受的误差范围。2软弱层所引起的最大反应谱差值比随软弱层厚度和埋深的增加而近似线性增大,随软弱层剪切波速的减小而非线性增加,在本文算例中,最大反应谱差值比接近12倍。3反应谱最大差值比所对应的敏感周期随着软弱层厚度、埋深和输入加速度幅值的增加而增大,随剪切波速的减小而增大。分析表明,软弱层中的剪应变远大于邻近正常土层中的剪应变,这是引起地表加速度反应谱发生改变的主要原因。     

波浪荷载作用下非均等固结饱和粉土孔压特性研究

选用近海地区分布广泛的粉土作为研究对象,利用空心圆柱仪进行了模拟波浪荷载作用下的循环三轴-扭剪耦合试验,探寻非均等固结条件下饱和粉土孔隙水压力的发展特性。试验结果表明:非均等固结条件下,饱和粉土孔压比与广义剪应变之间的关系符合双曲线发展形式,孔压比与振次比之间的关系可以用幂函数来较好地拟合。根据极限状态的摩尔—库仑定律,推导了少粘性粉土孔隙水压力极限值计算方法,并将计算值与试验值进行了比较。孔压比和固结比的计算值与试验值之间均符合直线型关系,且固结比越小,计算值与试验值之间的差异越小。