埋深对黏性土动剪切模量和阻尼比影响试验研究

动剪切模量和阻尼比是两个重要的土动力学参数,在场地地震反应分析中是不可或缺的基础内容。本文通过对取自江苏地区的397个原状黏性土样进行自振柱试验,深入研究了土的埋藏深度对各类土的最大剪切模量、动剪切模量比和阻尼比与剪应变的关系影响,结果发现:各类土的最大剪切模量均随埋深的增大而增大,二者在统计意义上呈指数关系;埋深对黏性土的动剪切模量比和阻尼比与剪应变关系曲线也有较明显的影响,且这种影响的程度随埋深的增大而减小;动剪切模量比和阻尼比关系曲线受埋深变化影响的敏感性因土类的不同而有明显差异,从本次结果来看,埋深对粉质黏土与粉砂互层的影响最大,对淤泥质土和粉土的影响次之,对黏土和粉质黏土的动力特性影响最小,且每种土动剪切模量与剪应变的关系和阻尼比与剪应变的关系受埋深的影响表现出了不同的变化趋势。此外建立了土层模型进行了地震反应分析,验证了考虑埋深对土动力学参数影响的必要性,在工程上具有一定的参考意义。     

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。     

北京地区粉质粘土土动力学参数的统计分析

土动力学参数即土的动剪切模量比和阻尼比,对土层地震反应分析结果有重要影响。本文首先选取了北京地区2001年以来,地震安全性评价报告中20份具有完整土动力学参数的实验数据,统计分析了粉质粘土的实测土动力学参数,给出了粉质粘土在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比平均值;然后,选取了2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算,并对比分析了本文得到的统计值与典型工程场地的实测值、袁晓铭的推荐值和DB001—94规范的推荐值对土层地震反应分析计算结果的影响。分析结果表明,本文得到的统计值在北京地区具有一定的代表性和适用性,对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,本文的统计结果在实际的地震安全性评价工作中可供参考使用。     

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。     

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。     

土动力参数的测试误差与孔压影响研究

地震作为自然灾害之一,引起的破坏是巨大的。在土动力学研究中,土体作为地震波传播介质和结构的地基,其动力性能直接影响结构的安全,也直接影响工程造价,因此研究土的动力参数问题具有重要理论意义和工程应用价值。土的动剪切模量比和阻尼比是土动力学首要参数,工程上一般采用室内实验得到。本文采用单台共振柱仪,设计两种具有代表性的试验组,研究土的动剪切模量比和阻尼比试验误差问题,分析不同类型组之间、模量比和阻尼比之间试验离散性的差异和联系以及试验误差对地震动计算的影响,目的是为了解掌握现有共振柱试验水平以及为改进共振柱试验技术提供依据,并为工程结构抗震概率分析提供基础。最大剪切模量和极限剪应力是基本的土动力计算参数,地震作用下随孔压增长会有很大变化。本文采用新型高精度动三轴仪,通过试验方法对循环最大剪切模量和循环极限剪应力随孔隙水压力的变化规律进行研究,给出更符合实际的孔压增长下循环最大剪切模量和循环极限剪应力的计算公式,并验证了孔压增长下循环最大剪切模量和循环极限剪应力的计算公式的可靠性,为考虑液化下地基动力反应分析提供基础。本文主要工作如下:(1)通过共振柱试验数据,设计两种具有代表性试验组,研究砂土、粘土和粉土动剪切模量比和阻尼比的试验误差,给出两种试验组测试误差的分布形态和基本规律以及不同类型试验组之间、动剪切模量比和阻尼比之间试验误差的差异和联系。(2)以KiK-net台网记录为背景,对当今国内外两个有代表性的土层地震反应分析方法SHAKE2000和LSSRLI-1进行对比研究,根据对比结果选取更适宜的计算程序进行本文的土层反应分析,同时也为土层地震反应分析方法的改进提供必要线索。(3)针对不同类别场地,采用选取的土层反应分析计算程序分析两种试验组下砂土、粘土和粉土的动剪切模量比和阻尼比的试验误差对地震动的影响。(4)采用新型高精度动三轴仪,通过试验方法对循环最大剪切模量和循环极限剪应力随孔隙水压力的变化规律进行研究,给出更符合实际的孔压增长下循环最大剪切模量和循环极限剪应力的计算公式,并研究不同固结比下循环最大剪切模量和循环极限剪应力随孔隙水压力的变化差异。(5)将本文提出的孔压增长下的循环最大剪切模量和循环极限剪应力的修正公式用于有效应力分析程序之中,并将有效应力分析方法的计算结果与实际地震记录进行对比,验证所改进的土层地震反应有效应力分析程序的可靠性。     

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。     

粗粒料动三轴试验颗粒流模拟对称性研究

以粗粒料动三轴数值模拟为例,分析了不同对称模型(1/2,1/4,1/8,1/12)条件下,粗粒料动剪切模量和阻尼比的变化规律。计算结果表明,不同对称模型的计算结果存在一定的差异,但其变化规律基本一致,随着模型对称比例的增大动剪切模量逐渐增大,阻尼比逐渐减小,计算时间成倍减少。分析了颗粒生成过程中不均匀性对试验结果的影响。计算结果表明:1/8模型动剪切模量和阻尼比影响较小;1/12模型动剪切模量影响较大,阻尼比影响较小。建议在动力分析过程中采用1/8模型即可。     

沉积相和地质年代对第四纪土动力学参数的影响

依据收集的嘉兴地区原状土样实测数据,研究土的沉积环境和地质年代对土的动剪切模量比和动阻尼比的影响及土的塑性指数分布规律。结果表明沉积相和地质年代对嘉兴第四纪土层的G/G_(max)-γ、λ-γ有明显影响。沉积相相同时,地质年代越新,动剪切模量比越大、动阻尼比越小;地质年代相同时,冲湖相沉积土的动剪切模量比最大、动阻尼比最小。最后给出嘉兴地区不同沉积相和地质年代土层的动剪切模量比、动阻尼比推荐值,并分别利用推荐值和实测值基于FLAC~(3D)进行了土层动力响应分析,从反应谱形状、地表峰值加速度、峰值速度和特征周期等方面验证推荐值的适用性,可供工程参考应用。     

广西红粘土动力非线性参数统计分析

运用数理统计方法研究广西区内189个红粘土样品自振柱试验成果,发现广西红粘土动剪切模量比中应变范围(5×10~(-4)~1×10~(-3))变易性大,阻尼比变异性无明显规律;在R软件中,运用Davidenkov模型对试验数据进行非线性拟合,对比统计数据表明拟合效果好,可作为广西红粘土动力非线性参数推荐值;同国内公开发表的粘性土动剪切模量比和阻尼比推荐值进行对比分析,表明广西红粘土具有动剪切模量比处于中等水平而阻尼比整体偏小的特征。     

常规土类动剪切模量比和阻尼比试验研究

采用共振柱自振试验方法给出国内常规土类动剪切模量比G／Gmax和阻尼比λ变化的平均曲线,推荐值和包线,使用的共振仪是由工种力学研究所原有共振柱改装而成,并经试验验证了改装后仪器的精度可靠性,试验土类包括粘土,粉质土,粉土,砂土,淤泥和淤泥质土,土样来自国内十余个不同地区,采用折线双曲线拟合G／Gmax,λ随γ衰减关系,其中参数a和b由最小二乘法对每次试验结果回归分析得到,对同类土,将所有的a,b 值平均,用均值a和b给出动剪切模量比和阻尼比与剪应变关系,从而得到了此类土G/Gmax,λ随γ变化曲线及推荐值,试验是在两种固结压力下进行,因而得到的结构分别适用于土体埋深小于10m和埋深10m-20m之间的两种情况。     

铜川新区黄土与古土壤动剪切模量比和阻尼比的统计研究

利用铜川市地震小区划项目的大量典型土样动三轴试验结果,采用双曲线模型拟合得到了铜川新区黄土和古土壤在8个典型应变下的动剪切模量比和阻尼比值。根据不同沉积年代和不同土层深度2种方法对黄土、古土壤动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化情况进行了统计和对比分析。研究发现:同一剪应变下,黄土、古土壤动剪切模量比随沉积年代和土层深度的增加而增加。二者对黄土动剪切模量比的影响较为显著。     

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。     

轴压比对中等高度LC结构剪力墙抗震性能的影响

轻骨料混凝土(L ight-we ight concrete,简称LC)剪力墙的轴压比是剪力墙抗震设计时一个重要的控制因素,直接关系到其延性性能。为使设计规程具有足够的理论依据,本文通过对六榀轻骨料混凝土剪力墙试件的试验,研究了在低周反复荷载作用下,着重考虑不同轴压比对中等高度有边框剪力墙的破坏形态和变形性能的影响效应,对其滞回特性进行分析,计算了各剪力墙的刚度退化率与延性系数,并将无竖缝剪力墙与带竖缝剪力墙的抗震性能进行了对比。     

小剪跨比格构式混凝土墙体抗震性能试验

文章旨在研究不同剪跨比的格构式混凝土墙体抗震性能.将生产车间预制成EPS保温模块拼接成墙体模板,在横向和纵向孔洞中分别布置钢筋,然后在孔内浇筑自密实混凝土,形成“EPS新型节能”格构式混凝土墙体,然后对6个参数不同的试件进行低周反复水平荷载作用的试验.结果,墙体破坏形态为:首先墙体相邻格构柱间的连梁出现环状裂缝和“X”...     

武汉砂土动剪切模量与阻尼比的试验研究

以武汉地铁4号线二期工程越江段饱和砂土为研究对象,通过室内GDS动力三轴试验,较为系统地研究了在单向循环荷载作用下砂土的动剪切模量和阻尼比规律特性及其影响因素。试验结果表明:动剪切模量、阻尼比与动剪应变的关系可以用Hardin-Drnevich双曲线模型进行描述;动剪切模量随动应变的增大而减小,随围压和固结比的增大而增大,而阻尼比的变化规律与动剪切模量相反。从而为工程建筑物的抗震设计提供了重要依据。     

转换波AVO反演速度比各横波反射系数

Based on the empirical Gardner equation describing the relationship between density and compressional wave velocity, the converted wave reflection coefficient extrema attributes for AVO analysis are proposed and the relations between the extrema position and amplitude, average velocity ratio across the interface, and shear wave reflection coefficient are derived. The extrema position is a monotonically decreasing function of average velocity ratio, and the extrema amplitude is a function of average velocity ratio and shear wave reflection coefficient. For theoretical models, the average velocity ratio and shear wave reflection coefficient are inverted from the extrema position and amplitude obtained from fitting a power function to converted wave AVO curves. Shear wave reflection coefficient sections have clearer physical meaning than conventional converted wave stacked sections and establish the theoretical foundation for geological structural interpretation and event correlation. ＂The method of inverting average velocity ratio and shear wave reflection coefficient from the extrema position and amplitude obtained from fitting a power function is applied to real CCP gathers. The inverted average velocity ratios are consistent with those computed from compressional and shear wave well logs.     

剪力墙的等效周期和等效阻尼比研究

结构弹塑性反应可用等效线性化方法中的等效刚度和等效阻尼比进行计算。为研究钢筋混凝土剪力墙的等效刚度和等效阻尼比,通过分析剪力墙的力-位移简化四折线滞回模型,推导了其屈服点和峰值点的等效刚度、等效周期和等效阻尼比的计算公式。为验证其准确性和适用性,采用提出的峰值点等效刚度、等效阻尼比公式和FEMA 440建议的公式,分别计算了42片钢筋混凝土剪力墙试件的等效刚度和等效阻尼比,并进行了对比分析。结果表明:提出的计算公式和FEMA 440建议的公式所得到的等效周期和等效阻尼比值与试验值比较吻合,因此,所提出的计算剪力墙的等效周期和等效阻尼比的公式较为合理。     

Nonlinear shear mass participation factor (rd) for cyclic shear stress ratio evaluation

Most methods for assessment of in situ seismic soil liquefaction potential require evaluation of the earthquake-induced cyclic shear stress ratio (CSR). Estimates of the in situ CSR can be developed directly, using dynamic response analyses, but it is common in ‘simplified’ analysis methods to develop estimates of the in situ CSR using empirical relationships. Unfortunately, the most widely used existing empirical relationships are based on limited response analyses and do not take full advantage of current knowledge of factors affecting this response problem. As a result, they are both biased and unnecessarily imprecise. This paper presents the results of a relatively comprehensive suite of site response studies (2153 site response analyses), performed using carefully selected suites of site conditions and input time histories, to provide an improved basis for development of estimates of in situ CSR using the r_d-approach. The resulting empirical correlations, developed using the Bayesian updating method, provide a much improved basis for simplified empirical evaluation of CSR as a function of (1) depth; (2) earthquake magnitude; (3) intensity of shaking; and (4) site stiffness.     

基于楼层剪力的等效阻尼比计算方法研究

针对现有附加有效阻尼比计算方法存在的问题,本文从能量的角度揭示了阻尼比对结构影响的机理。从结构设计的角度,提出一种在时程分析下基于楼层剪力的消能减震结构等效阻尼比计算方法。对布置黏滞阻尼器和软钢阻尼器的消能减震模型,采用本文提出的等效阻尼比计算方法,建立等效结构进行结构响应对比。结果表明,由该计算方法得到的等效阻尼比能够准确地评估阻尼器在结构中的耗能效果,建立的等效结构能够准确反映消能减震结构实际情况。基于楼层剪力的等效阻尼比计算方法通过等效结构楼层剪力大于或等于消能减震结构楼层剪力判断迭代完成,该方法计算过程不涉及阻尼器参数及结构形式,适用于所有阻尼器类型与结构类型。计算得到的等效结构进行设计能够确保结构设计的安全。