液化与非液化场地加速度反应谱对比

通过对2011年新西兰发生的6.3级地震中获取的硬土场地、软土场地和液化场地强震记录实测资料进行分析,研究包括3种类型场地的地震动特征及其相互关系。分析的强震记录为震中距小于50 km,且峰值大于0.05g的23个场地上的加速度记录,其中含3个硬场地、11个软场地和9个液化场地。3种类型场地上的放大系数谱对比分析表明,硬土场地、软土场地和液化场地上的地震动特征具有明显区别,三者层次清晰,差别显著,从地震动表现上液化场地已构成一个与常规场地并列的独立单元;液化场地减少地震动高频分量但同时对低频分量显著放大,与非液化场地相比,液化场地可使其上短周期结构反应减小一半,但同时可使其上长周期结构反应放大2.5～5.0倍;土层的液化对此次地震中克莱斯特彻奇市中心CTV大楼的破坏应有很大影响,大楼自振周期约为0.7 s,地震中土层液化使场地加速度反应谱卓越周期由0.1～0.3 s增到0.5～1.0 s,与大楼的自振周期趋于吻合,加重了大楼震害。以此为鉴,按现有规范中地震动的设计方法,如遇液化场地将对长周期结构给出明显危险的结果,因此从振动角度今后进行结构抗震设计时,可液化场地上的地震动应给予特殊考虑。     

液化判别临界曲线的变化模式与一般规律

液化临界值与砂层深度的关系是液化判别方法的基本表征,但对比分析表明,现有液化判别方法的临界曲线有不同的表现模式,甚至定性相反。以Seed-Idriss模型为基础,推导出了砂层埋深对液化势影响的理论解答,提出了砂层埋深与液化临界值的普遍关系,得到了液化判别临界曲线的变化模式和一般规律。结果表明：一般而言,随砂层深度增加,水平地震剪应力和土体抗液化强度同时增大,但前者增大速率大于后者,液化势及液化临界值与砂层深度呈正相关关系;液化临界值与砂层深度呈非线性递增关系,浅埋处饱和砂层液化势递增较为剧烈,深埋处趋于平缓;我国规范CPT液化判别公式的液化临界值与砂层深度呈递减关系,存在定性错误,需要纠正;现有一些液化判别公式中,液化临界值与砂层深度呈线性递增关系,定性正确但模型需要改进。所得结果可为液化判别方法正确发展提供理论基础和借鉴。     

NEES系统中振动离心机最新进展及国内振动离心机发展设想

美国地震工程网络模拟系统(NEES)代表了国际地震工程试验技术的最新发展趋势,其中振动离心机的建设占有重要地位,而国内振动离心机的现状与我国辽阔的地域、复杂的工程地质条件、高速发展的经济建设以及严峻的地震形势十分不相称。文中概述了我国振动离心机的现状和客观需求,对NEES系统中振动离心机的发展进行了跟踪研究,通过分析UCDavis和RPI两台振动离心机的发展历程和最新进展,阐述了我国振动离心机发展的必要性及重点。强调应加强离心机振动台技术的研发,根据国内当前土动力学和岩土地震工程科学研究的需要,提出了以振动负载为主要指标的思想,指出了发展重点应放在振动负载、频宽、多向、低频位移、辅助试验功能和网络化功能等方面,对一些重要指标提出了建议。     

求解液化土表位移两种简化理论模型的比较研究

水平液化场地地表往返位移是基础和地下工程抗震设计的关键因素。本文将液化场地单层模型与下卧非液化层的双层模型位移解进行比较,通过参数分析,比较研究单层模型与双层模型位移的差别,得到土层位移是由液化层和非液化层共同决定。仅在液化层与非液化层厚度可比拟且土层为完全液化时,液化层对土表位移起控制作用,场地土层可用单层模型模拟,此外均不能按单层模型进行简化。提出双层模型土层变形四种模式,指出仅在非液化层薄且硬及入射波频率低时,双层模型可以用单层模型简化,但对大多数工况不能进行这样的简化。     

国内外地震液化场地特征对比研究

收集整理了阪神、通海、唐山、集集以及海城地震等5次大地震的液化资料,对比分析了场地特征,剖析了其差别和联系。分析结果表明,几次地震中液化层埋藏深度、液化场地地下水位深度差异明显,液化层和地下水位分布范围从小到大依次为通海地震、唐山地震、阪神地震和集集地震,液化层分别主要集中在0～2、2～6、4～6、2～8 m间,地下水位则分别主要集中在0～1、1～2、1～3、1～3 m间;集集地震液化层埋深和水位均分布最广,液化层埋深分布在0～20 m,地下水位则分布在0～9 m范围;几次地震液化层标准贯入击数集中范围相似,主要在5～15击之间,但范围差异显著,通海地震虽然地下水位和液化层埋藏深度最浅,但标贯击数均值最大,而集集地震标贯击数范围最广,最大超过30击;几次地震液化层剪切波速变化范围差异明显,海城地震在150 m/s以内,阪神地震集中在150～200 m/s,而集集地震集中在150～250 m/s,其均值接近200 m/s,且有波速250 m/s左右液化场地存在,以往认为场地剪切波速210 m/s以上可不考虑场地液化的认识有误。     

固结比对黏性土动剪切模量影响的研究

采用共振柱试验方法,对固结比对黏性土最大动剪切模量和对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响进行了研究,并通过土层地震反应计算,初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。通过对粉质黏土和粉土的系统试验,提出了计算不同固结比粉质黏土和粉土最大动剪切模量的建议公式,并与Hardin公式进行了对比。结果显示,固结比kc >1.0时的最大动剪切模量较kc=1.0时的增长程度明显比Hardin公式要大。与砂土试验结果相比,固结比对黏性土最大动剪切模量影响程度更大。同时,分析了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及对地表反应谱的影响。结果表明,固结比对黏性土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响,随固结比增加,动剪切模量比非线性关系曲线有一定提高,动剪切模量比值增大,在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。     

土动剪切模量和阻尼比的推荐值和规范值的合理性比较

参照目前国内外试验测得的土的动剪切模量和阻尼比,以及多种土层工况和实际地震动输入下土层地震反应分析计算结果,对袁晓铭等给出的推荐值和《工程场地地震安全性评价工作规范》中给出的数值的合理性进行了对比研究。结果表明,与规范值相比,推荐值与国内外结果更相接近,特别是与国内结果相差不大,且避免了土层地震反应中地表反应谱“矮、粗、胖”现象,较符合客观实际情况,可供无试验资料情形和今后修订规范时参考。     

偏压固结下饱和标准砂孔压增量分析

通过对饱和福建标准砂动三轴液化试验现象的系统分析,提出了一个偏压固结下孔压增量计算公式。分析表明,固结比对饱和砂土液化有重要影响,孔压相对增量与固结比增量之间呈幂函数关系,即ΔU/U0=C1,a(kc-1)C1,b。C1,b是一个远小于1的数,平均为0.41,表明孔压增量在kc接近1时降低速度较快,在kc继续增大时降低速度变慢并趋于平缓。C1,a在0.20-0.35之间,平均为0.27,意味着kc=2时的孔压增量较kc=1时降低20%~35%,平均降低27%。     

国内外静力触探液化判别方法对比检验

静力触探试验（cone penetration test,简称CPT）具有独特优势,使其成为了海上风电工程的主要勘察方法。海上风电工程位于液化易发区,因此研究基于CPT液化判别方法的适用性和可靠性就成为亟待解决的突出问题。详细介绍了4种国内外具有代表性的CPT液化判别方法,并采用理论分析及大量CPT液化实测数据检验,对现行的美国国家地震工程研究中心（National Center for Earthquake Engineering Research,简称NCEER）方法、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）方法（岩规法）、《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ 83-2011）方法（软土规程法）和《建筑工程抗震性态设计通则》（CES 160:2004）方法（通则法）等4种方法进行对比检验,提出了4种主要方法的评价结果。结果表明：NCEER法液化判别临界线在低烈度区存在不合理的回弯现象,在高烈度区存在临界值增大过快的问题,在Ⅶ度区深层偏于危险,在Ⅸ度区深层明显偏于保守,在Ⅶ、Ⅸ度区浅层和Ⅷ度区判别结果较好;岩规法液化判别临界线存在很大的问题,液化判别临界线随深度递减,液化判别...     

求解混合边值振动问题的辅助函数法

提出辅助函数方法,为混合边值振动问题求解提供一种手段。以圆柱第2类边值出平面简谐振动问题为例阐述辅助函数的基本思想和定义;以半空间凹陷地形出平面散射问题为例讨论辅助函数的构造原则和正确方式;利用辅助函数法给出圆柱一般混合边值出平面简谐振动问题解答;讨论采用辅助函数法在位移和应力边界交接处级数解答的收敛情况;给出若干算例,说明辅助函数法的可行性和有效性。