砂卵(砾)石动剪切模量比与阻尼比的试验研究

砂卵(砾)石的动剪切模量比和阻尼比是河谷地貌场地地震反应分析的重要参数,对设计地震动参数的确定有重要影响。本文利用商洛市地震小区划项目砂卵石的动三轴试验结果,结合其他砂卵(砾)石动三轴试验结果,分组统计得到了稍密、中密、密实砂卵(砾)动三轴试验的推荐结果。建立了典型场地模型,研究了其动剪切模量比和阻尼比的不确定性对场地地震反应的影响。研究表明:动剪切模量比、阻尼比平均值±1倍标准差的不确定性对砂卵石场地峰值加速度的影响较小,说明了分组及统计结果的合理性;不同概率水平下,动剪模量比、阻尼比的变化导致高频部分反应谱有明显差异,0.04-0.1s的反应谱变化范围在20%左右,但对大于1.0s的长周期反应谱影响很小。针对砂卵(砾)石动剪切模量比和阻尼比的研究对提高工程场地设计地震动参数的可靠性具有重要意义。     

常规土类动剪切模量阻尼比超越概率计算方法

土的动剪切模量比和阻尼比是土层地震反应分析、工程场地地震安全性评价和地震小区划工作中的必备参数,但其不确定性显著,对地震动和抗震设计影响很大。本文以我国常规土类动剪切模量比和阻尼比与剪应变非线性关系试验为基础,研究考虑这两个动力参数变异性下其超越概率的计算方法。方法包括了试验数据的整理、超越概率的计算以及两个动力参数和超越概率关系模拟等几个步骤,最后给出了我国常规土类动剪切模量比和阻尼比超越概率的计算公式,为我国基于概率和可靠度思想的工程地震安全风险评估提供了一定基础。     

厚层淤泥质粉质黏土的动力特性参数对地表地震动参数的影响

以天津滨海某软弱场地为例,在不同强度不同相位的地震动时程输入下,用等效线性化技术考虑土的动力非线性特性,计算水平成层场地的地震反应,研究天津地区厚层淤泥质粉质黏土的动剪模量比和阻尼比与剪应变幅值的关系曲线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:(1)在阻尼比较均值加减一倍标准差对地表地震动参数变化影响不大;(2)在动剪模量比均值增加或减1倍标准差,对2%超越概率水平下地表峰值加速度影响显著,对应地表峰值加速度可能增加或减小20%~30%,其地表反应谱谱型也有变高变瘦或变矮变胖的趋势;(3)在动剪切模量均值减1倍标准差时,对10%超越概率水平下的地表峰值加速度的影响比较显著,减小幅度在15%左右,反应谱也存在变矮变胖的趋势;在动剪切模量均值加1倍标准差时,对10%超越概率水平下的地表地震动参数影响不明显;(4)在动剪切模量或阻尼比均值加减1倍标准差时,对63%的地表地震动参数影响均不明显。     

陕北榆林地区 砂土动剪切模量比和阻尼比的统计研究

陕北榆林地区位于鄂尔多斯地块内部,其沉积地层主要为细砂。基于该地区大量的工程场地地震安全性评价报告,本文共收集了83组砂样动三轴试验数据,并分类统计分析了松散~稍密、中密和密实三种密实程度的砂土在8个典型剪应变下的动剪切模量比和阻尼比统计值。选取一个典型钻孔,建立土层地震反应模型,分别以本文"统计值"、"规范值"和"推荐值"作为模型参数进行土层地震反应计算,并对反应得到的地面峰值加速度与反应谱进行了对比分析。     

太原地区土动剪切模量和阻尼比几种值的合理性比较

通过对山西太原地区常用的几种土动剪切模量和阻尼比的对比,结合2个实际工程场地土层地震反应的计算结果,对《工程场地地震安全性评价工作规范》中给出的土动力参数、袁晓铭,等给出的推荐值以及兰青龙给出的太原地区的统计值的合理性进行了对比研究。结果表明,与规范值相比,统计值和推荐值与太原地区的实测值比较接近,且避免了土层地震反应中地表反应谱的“矮、胖”现象,较符合实际情况,可供无试验资料时参考。     

土的动剪切模量、阻尼比和泊松比研究进展

介绍了现场测试与实验室测试土的最大动剪切模量的差别、动剪切模量和阻尼比与剪应变关系的表达式及其地区经验成果、固结比对最大动剪切模量影响、动泊松比研究、实验误差及其对地震动的影响等方面的主要成果。提出应加强动泊松比研究,加强共振柱和动三轴试验土动力学参数统一的数学模型研究,加强土动力学参数在均等固结与非均等固结条件下关系研究,加强土动力学参数与土的常规物理力学性质指标关系研究和土动力学参数实验误差研究。     

动三轴试验固结时间对动剪切模量比和阻尼比影响的初步分析

动三轴试验是将试样在轴对称的三轴应力下进行固结,在不排水条件下进行的振动试验,同时可测定土样的动剪切模量比和阻尼比。土的动剪切模量比和阻尼比是土动力学特性的2个重要参数,在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。为了减少工期,提高工效,及时而又准确地提交报告,我们结合自己多年的土工试验经验,对可塑状态以上的粘性土试样进行了缩短固结时间的对比试验,并得到理想的试验结果。     

成都平原粘性土动力学参数统计分析

成都平原地震构造环境主要受近场中强地震和外围大地震的影响。成都平原内的第四系分布广泛,主要为河流相的砂卵石层夹粘土、粉土层。这种地层在土层地震反应计算时往往会产生一个峰值,具有显著的放大作用。本文共收集了107组土动力学参数的实验资料,统计分析了粉质粘土和粘土两种粘性土的实测土动力学参数,给出了它们在不同深度的动剪切模量比和阻尼比的统计值。然后,选取1个典型钻孔,建立了土层地震反应分析模型,分别运用本文"统计值"、"十五结果"、"规范值"、"推荐值"进行地震土层反应计算,从反应谱形状、地表峰值加速度和反应谱特征周期等方面,验证了本文"统计值"的适用性和针对性,结果表明在盆地内使用"规范值"和"推荐值"时应谨慎,不然可能会对工程的抗震设防产生不利的影响。本文的"统计值"比"规范值"和"推荐值"更适用于成都平原地区,对各类工程建设的场地地震安全性评价具有一定的借鉴和参考价值。     

航空工业组团阎良片区土动力学参数统计分析

基于航空工业组团阎良片区地震小区划项目中大量动三轴试验结果,通过双曲线拟合方法,得到主要土类（黄土状土、粉质粘土、粉土、细砂）在8个典型剪应变（0.000005、0.00001、0.00005、0.0001、0.0005、0.001、0.005、0.01）下的动剪切模量比和阻尼比统计值,并将得到的统计值与廖振鹏给出的建议值、陈党民等给出的典型值和袁晓铭等给出的推荐值进行比较,进一步论证土动力学参数的地域性特征。文中还探讨了土样埋深和取样手段（试样等级）对动剪切模量比和阻尼比的影响。文中给出的统计值可为该片区地震小区划中的土层地震反应模型提供参数,同时也为研究该片区场地土动力特性及重大工程地震安全性评价工作提供参考和借鉴。     

土体参数对地表加速度峰值和反应谱的影响

运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了单层均质土密度、动剪切模量比和阻尼比、土层厚度和土层剪切波速等参数变化对土层地表加速度峰值和反应谱的影响,所得到的结论对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作、提高土层地震反应的计算精度具有一定的参考价值。     

地温对冻土动力特性及其场地地震动参数的影响

地温是影响冻土力学性质的重要参数之一。本文基于对2001年11月14日昆仑山口西8．1级大震在多年冻土区所造成的地表变形与地震破坏特征的定量调查结果，通过冻土的振动三轴实验，研究了地温对冻土动本构关系、动弹性模量、阻尼比、动强度等动力特性参数的定量影响规律；进而利用青藏铁路沿线4个冻土剖面和该区50年超越概率分别为63％、10％和2％的场地基岩地震动时程，分析计算了不同地温下冻土场地地震动参数的特征，研究了地温对冻土地面地震位移、速度、加速度和反应谱等的定量影响，为冻土区工程地基、路基以及地下工程震害防御提供了科学依据。     

瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析

在地震荷载作用下,自由场地会产生土体侧向变形和地表响应放大现象。由于土体的高度非线性,计算自由场地地震响应时,不同的阻尼比及剪切模量取值是造成其计算结果与试验结果相差较大的原因之一。目前动力计算常采用瑞利阻尼方法,其系数取值会在一定程度上影响计算结果。选用两模态简化瑞利阻尼系数计算方法,分析土体阻尼比及控制频率的取值对计算结果的影响,对比离心机模型试验,利用开源有限元平台OpenSees,采用适合于土体动力分析的多屈服面本构模型(PDMY),建立剪切梁模型模拟三维自由场地,并分析瑞利阻尼参数对自由场地地震响应和侧向变形计算结果的影响。结果表明,针对相对密度为60%的Nevada干砂,阻尼比为4%、控制频率比为5时,场地响应计算结果与试验结果较为符合。综合分析显示场地非线性响应时域计算时,应特别注意选用的瑞利阻尼参数值。     

The Influence of Earth Temperature on the Dynamic Characteristics of Frozen Soil and the Parameters of Ground Motion on Sites of Permafrost

Earth temperature is one of the most important factors influencing the mechanical properties of frozen soil. Based on the field investigation of the characteristics of ground deformation and ground failure caused by the Ms8.1 earthquake in the west of the Kuniun Mountain Pass,China, the influence of temperature on the dynamic constitutive relationship, dynamic elastic modulus, damping ratio and dynamic strength of frozen soil was quantitatively studied by means of the dynamic triaxial test. Moreover, the characteristics of ground motion on a permafrost site under different temperatures were analyzed for the four profiles of permafrost along the Qinghai-Xizang (Tibet) Railway using the time histories of ground motionacceleration with 3 exceedance probabilities of the Kunlun Mountains area. The influences of temperature on the seismic displacement, velocity, acceleration and response spectrum on permafrost ground were studied quantitatively. A scientific basis was presented for earthquake disaster mitigation for engineering foundations, highways and underground engineering in permafrost areas.     

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。     

砂砾土动力特性的室内试验研究进展

简要回顾了国内外有关砂砾土动剪切模量和阻尼比的试验研究进展,总结了围压、固结比、颗粒形状、含砾量、颗粒破碎等因素对砂砾土动剪切模量、阻尼比及归一化动剪切模量比与阻尼比曲线特征的影响规律,发现砂砾土归一化动剪切模量比和阻尼比的曲线形状主要受围压大小的影响,其他因素的影响不明显;总结了砂砾土抗液化强度、振动孔压发展特征、液化判别方法方面的研究进展,含砾量、试样扰动、膜贯效应是影响砂砾土抗液化强度的主要因素;指出了砂砾土动力特性研究中存在的问题及今后应予以更深入关注的研究方向。     

豫东平原粉质黏土动剪切模量与阻尼比试验研究

粉质黏土动剪切模量和阻尼比是建筑场地动力稳定性评价的重要动力参数。为分析豫东平原粉质黏土的动力特性,利用双向振动三轴仪试验系统,对取自豫东平原地区的粉质黏土进行动三轴试验,研究粉质黏土状态及固结压力对动剪切模量和阻尼比的影响。研究发现:可塑粉质黏土(PSC)与软塑粉质黏土(SSC)的动力特性存在相近的变化趋势,动剪切模量比随剪应变的增大而减小,阻尼比随剪应变的增大而增大;在同一应变水平下,SSC的动剪切模量比随固结压力的增大而增大、PSC的阻尼比随固结压力的增大而增大;在相同试验条件下,PSC的最大动剪切模量大于SSC的最大动剪切模量;在剪应变小于0.01%时两者动剪切模量快速衰减,剪应变达到0.03%时两者动剪切模量趋于一致。根据现有的粉质黏土动剪切模量与阻尼比研究成果,结合试验数据,提出粉质黏土动剪切模量比、阻尼比随剪应变变化的数学模型,为豫东平原粉质黏土场地工程建设中的动力稳定性评价提供依据。     

固原重塑黄土动力特性共振柱试验研究

利用GCTS共振柱测试仪研究了干密度和固结压力对固原黄土重塑土动剪切模量和阻尼比的影响及试验数据误差的基本规律。通过设计不同工况的试验条件,对比分析结果表明:相同含水率条件下,最大动剪切模量G_(dmax)随固结压力和干密度的增大而增大。相同干密度条件下,黄土的动剪切模量比随围压的增大而增大;阻尼比随围压的增大而减小;相同围压条件下,黄土动剪切模量比随干密度的增大而增大,阻尼比随干密度的增大而减小;不同剪应变特征点的动剪切模量比和阻尼比试验数据呈现一定的离散性,且离散程度阻尼比明显高于动剪切模量比。研究成果可为该地区场地地震反应分析及工程建设提供基础资料。     

Effects of random variations of soil properties on site amplification of seismic ground motions

This paper investigates the effects of random variations of soil properties on site amplification of seismic waves. First, based on attenuation laws and the filtered Tajimi–Kanai spectrum, seismic motion at the base rock of a soil site is stochastically generated according to an assumed earthquake with a given magnitude and epicentral distance. Motions on the surface of this layered random soil site are calculated by nonlinear wave propagation methods, and by assuming the incoming seismic wave consisting of SH wave or combined P and SV waves. Soil properties, including shear modulus, damping ratio and mass density, as well as ground water level are considered as random in the numerical calculation. The Rosenblueth method is used to solve the random dynamic responses of the soil site. Parametric calculations are performed to investigate the effects of various parameters on site amplification of seismic waves. The mean and maximum ground motions on surface of the site are estimated. Numerical results indicate that the estimated surface motions differ substantially if the random variations of soil properties and soil saturation level are taken into consideration in the analysis.     

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。     

某核电站结构-设备相互作用的地震反应分析

为研究核电站结构-设备相互作用的地震反应,针对某高温气冷堆核电站反应堆进行结构与设备相互作用的地震反应分析研究,通过对考虑与不考虑结构-设备相互作用的模型进行对比,开展模态分析、设计基准地震动下和超设计基准地震动下的动力特性分析以及楼层反应谱分析,结果表明:考虑剪力墙主体结构与设备的相互作用后,结构的地震反应减小,层间剪力最大减小60%,水平向楼层反应谱峰值减小为不考虑相互作用时的40%,提高了结构与设备的安全性,并为设备抗震设计提供依据。但竖向楼层反应谱在结构竖向周期附近有放大作用,建议在设备抗震设计时予以注意。