合肥膨胀土剪切波速的特征分析

0　前　　言 yh汪闻韶院士指出 :在全球地震灾害中 ,很多现象与土工问题有关 ,最突出的是土的液化现象 ,其次是土体变形、裂缝和失稳 ,它们都与土体状态 ,特别是与它的剪切刚度或剪切模量联系的动力应力应变关系和抗剪强度特性有关 ,而剪切波速又与剪切模量的平方根成正比。因此剪切波速就成为土工抗震中的一个重要物理量 ,当今在土工抗震工程中对剪切波速的应用和研究有 :①作为划分建筑场地土类型的定量界限 ;②作为评价地基饱和土液化可能性的依据之一 ;③为土工地震反应计算中不可缺少的参数等[1] 。由于各地区土层沉积环境不同 ,即使是同一种类型的土 ,剪切波速也并不是一个定值 ,而是在某一范围内变化的     

可液化土–高层结构振动台试验的土性参数识别

 基于已进行的可液化地基–桩–高层结构振动台试验,利用参数识别技术对试验记录的土体加速度和孔隙水压力进行分析,研究场地液化机制及土的动力特性。由振动台试验的土体加速度记录,通过剪切梁模型,求出土体的动剪切应力–剪切应变曲线,研究土体的动剪切模量及阻尼特性随动剪切应变的变化关系,并进一步研究土体剪切波速、有效应力路径及桩和土的剪切应变等情况。结果表明：在较强地震激励下,动剪切应力和动剪切应变滞回圈更饱满,表现出更强的滞回特性;土的刚度随着深度的增加而增大;孔压比存在明显的上升,孔隙水压力增长对土的剪切波速有影响,土的刚度随着孔隙水压力的上升而降低;利用参数识别技术得到的土的刚度与土动力性质试验得到的结果比较一致,而阻尼要高于土动力性质试验的结果;群桩内外土体的剪切应变形状相似,外侧土体的剪切应变比内侧土体的剪切应变大。该土性参数识别技术对于研究液化场地及液化场地中结构的抗震设计具有一定的参考价值。     

剪切波速-相对密度联合试验与经验公式验证

汶川Ms8.0地震发生的数百公里大规模砾性土液化震害,引起了国内外学者对剪切波速液化判别技术适用性的高度重视。为合理评价波速测试手段应用于高含砾量、宽级配粗粒土液化判别的可靠性,发挥该技术在室内外土动力参数关联方面的独有优势,以相对密度与抗液化强度相关性为基础,通过自主研制大型波速量测系统,开展饱和砂土与砾性土剪切波速-相对密度联合室内试验,分析砾性土相对密度与波速指标内在关联性,对已有经验公式进行验证。研究结果表明:砾性土波速与相对密度呈良好线性关系,颗粒组排结构的不同是导致砾性土与砂土整体波速差异及数据离散度差别的主要原因;砾性土剪切波速对孔隙比变化灵敏度高于角砾砂,所提修正经验公式更适于描述砾性土波速随相对密度变化关系。     

建筑抗震场地类别划分的若干问题探讨

在岩土工程勘察与设计中,确定建筑场地类别对于建筑抗震防灾具有重要意义,且对于建设成本影响较大。基于场地地质情况,根据场地土和建筑场地类别划分依据,以广东的几个工程为例,讨论了覆盖层厚度和场地土的剪切波速对建筑场地类别划分的影响。     

山东黄河冲积平原地区土标贯击数与剪切波速的相关性研究

土层的剪切波速值是场地地震效应分析的重要参数指标,还可用来划分场地土类型与建筑场地类别。结合山东省黄河冲积平原地区多个火电厂土的标贯击数和剪切波速值数据,分析了两者之间的相关性,并通过回归分析方法建立了土层标贯击数和剪切波速值的经验关系,为山东黄河冲积平原地区的土层提供了一种简便求解剪切波速的方法。     

剪切波速测试技术在建筑场地评价中的应用

剪切波速测试技术是一种快速准确的原位测试技术,它是通过锤击震源板获得剪切波经过不同地层时的直达波旅行时间来求取地层的剪切波速度,进而获取等效剪切波速,该技术可以为场地土的类型、建筑场地类别划分提供基础数据资料,剪切波测试技术目前广泛应用于重大工程建设、高层建筑的工程地质评价和建筑抗震设计等领域中。本文主要介绍了剪切波速测试技术的基本原理和野外实测技术,以及数据处理和资料解释全过程,并且结合某重庆城区某一建筑场地的应用实例,说明剪切波速测试技术在建筑场地抗震评价中的应用及其效果。     

自贡市建筑地基基础设计规范讲座(三)

第三讲抗震设计要点技术讲座连载1建筑场地选择和利用根据自贡市建筑抗震设防区划我市抗震设防烈度定为7度（荣县及富顺县部分地区为6度），只考虑设计近震。建筑抗震按有利、不利和危险地段划分，基本上与现行的建筑抗震设计规范（GBJll—89）相同。具体按自贡市建筑抗震设防区划执行。1．且场地土的类型自贡市建筑抗震设防区划．场地上类型划分是对我市9种不同类型的岩（土）层136个点实测的岩（上）层剪切波速统计分折确定的，见表1。表l自贡市岩《土）展剪切波速一览表。数据不准。1．2场地类别自贡市建筑设防区划范围内有1、11、Ill…     

波速测试及实践体会

随着城市建设的发展，高层建筑越来越普遍。对高层建筑场地作出正确评价与为高层建筑地基基础设计提供抗震依据的波速测试手段就显得相当重要了。根据（高层建筑岩土工程勘察规范）（JGJ72－90）第406条：为抗震设计确定场地上类型、场地类别、卓越周刻以及抗震设计所需其它参数，可进行波速或地微动测试。一、波速测试的意义波在地介质中的传播速度，是地层重要的物理参数。获取正确的地层波速资料，对于正确评价场地性质的重要意义：1．进行工程场地分类和场地类别划分；2．为建筑设计提供地基土动力参数（动弹性模量、动剪切模量及动泊…     

建筑场地类别划分应注意的问题

阐述了建筑场地类别划分中双参数的物理意义,对建筑场地类别划分存在的问题进行了评述,指出土层等效剪切波速不能用来划分场地土的类型,也不宜将土层等效剪切波速值进行场地平均。     

剪切波速与土性指标间的统计关系

剪切波速是评价场地土动力特性的重要指标。本文通过对天津、上海地区实测的剪切波速值及相应的土性指标的统计分析，建立了剪切波速与土性的统计关系，对我国沿海地区工程场地的分类和评价有一定的参考使用价值。     

冻土超声波波速与冻土物理力学性质试验研究

超声波在介质中的传播速度反映了介质的物理力学性质．运用UVM-2型声速测定仪，测定不同密度的冻结砂土、冻结黄土和冻结粘土在不同温度下的超声波波速(纵波波速和横波波速)。对比分析不同土质的冻土，在温度和密度变化时超声波波速的变化，得出以下结论：土质颗粒的大小及组成成分在土冻结且在温度继续下降的过程中，通过影响结合水含量的变化而影响未冻水含量的变化．从而进一步影响冻土中的超声波传播速度．所以，可以在超声波波速与温度变化和未冻水含量与温度变化的基础上，建立超声波波速与未冻水含量的关系，通过测定超声波波速来量测冻土未冻水含量．密度的变化也影响着冻土纵、横波波速的变化，且冻结黄土的波速受密度变化影响较大，而冻结粘土则较小。冻土土质类型不同．透过它们的纵波波速和横波波速的变化范围也不同，可以通过对比表示压缩和剪切相对幅值的纵横波速比比值，来判定此冻土的土质类型，一般冻结粘土为1．07，冻结黄土为2．15，冻结砂土为0．7。根据弹性理论，泊松比与波速比有关，所以可以直接测量冻土的波速比研究冻土的强度及变形性能．     

循环振动对饱和粉土初始动剪模量的影响

初始动剪模量是土体多种结构性因素的综合反映,除固结压力和孔隙比(密度)这两个主要因素外,还受循环振动影响。以往对该因素的研究偏重于干砂,且预振时施加的剪应变幅多低于10-3;对于饱和土体,尤其是对经受过较大振幅振动后土体初始动剪模量的研究十分有限。本文利用安装弯曲元的动三轴仪,在等向固结条件下对不同相对密度的饱和粉土进行不排水循环三轴试验,同时监测试样的剪切波速,获得循环动力加载过程中土的初始动剪模量。为保证试验结果的可靠性,同时进行了共振柱试验,比较确定弯曲元接收信号的到达点;评估了不同孔压发展程度下试验暂停时间对测试结果的影响。结果表明:在一定次数大振幅循环荷载作用下观察到初始动剪模量有别于相同应力下固结后得到的模量值,出现附加衰减或增长,正是循环荷载作用下土微观结构变化的外部宏观表现。这种附加变化由土颗粒接触行为决定,受到试样初始条件和振动幅值等多种因素的影响,表现出不同的变化模式。     

潮间带原位剪切波速特性探讨及应用分析

探讨适用于近海及潮间带场区的剪切波速原位测试方法,针对黄海小洋口潮间带,进行剪切波速的原位测试,分析剪切波速的变化规律及其与土体参数的统计关系,并建立复合关系进行剪切波速预测分析,同时基于剪切波速测试成果进行应用分析。研究结果如下：通过经适性对比,近海及潮间带剪切波速测试采用单孔悬挂式方法较为适宜;剪切波速与测点深度呈相关性较好幂函数关系,按土层的统计关系分析,幂函数及其误差包络线基本反映了规律性;与土体物理力学参数的统计关系呈相关性较好幂函数或线性关系;基于测试资料,建立剪切波速 、孔隙比e、密度 及有效自重应力 的复合关系,通过计算对比分析,按此方法可以取得良好的剪切波速预测结果,亦可进行相关指标的预测分析;通过原位测试资料,进行场地土类划分对比、动参数规律性分析及地震液化判定分析,可为工程勘测、设计人员提供参考。     

Effects of Nonlinear Properties of Surface Soils on Strong Ground Motions Recorded in Ojiya During 2004 Mid Niigata Prefecture Earthquake

The peak ground acceleration (PGA) of 13.08 m/s² recorded at K-NET station in Ojiya city during the 2004 Mid Niigata Prefecture earthquake was 1.5-2 times greater than either of the other nearby stations on a similar soft soil (JMA) and on the outcrop rock (SSI). Those at K-NET during earthquakes with less intensity, however, tended to be smaller than those at JMA. The variation in relative magnitude of PGA with earthquake intensity is probably due to the difference in site conditions between K-NET and JMA. Field investigation including boring, PS logging, and spectral analysis of surface wave methods as well as laboratory tests on undisturbed samples obtained from the sites from this and previous studies reveal near-surface soil profiles and their nonlinear dynamic soil properties at both stations. Equivalent linear dynamic analysis is then performed using the detected soil profiles and properties for the two sites with the motions recorded at SSI as input outcrop motions. It is shown that, despite its very low shear wave velocity of about 50 m/s, the near-surface peat at K-NET exhibits weaker nonlinearity with larger damping at small strains but with smaller damping at large strains than does the near-surface silt at JMA. This might have had strong effects on the extremely large peak acceleration at K-NET during the main shock as well as on the variation in relative magnitude of PGA between K-NET and JMA during earthquakes of different intensity.     

循环扭剪作用下黄土的动剪切特性试验研究

原状黄土具有显著的结构性,在增湿及循环剪切作用下均可导致其结构破坏。通过不同固结围压条件下大尺寸原状黄土圆筒试样的动扭剪试验,测试分析了原状黄土从小应变到大应变的动应力应变关系,动剪切模量和阻尼比的变化规律,以及逐级增大循环扭剪作用下黄土的剪切强度。得到了10^-5~10^-2剪切应变范围内黄土动剪切模量随固结围压和含水率的变化规律,分析了黄土最大动剪切模量随黄土构度的变化规律。建立了黄土最大动剪切模量与构度和固结围压的关系式。揭示不同固结围压条件下不同含水率黄土的阻尼比随动剪应变对数值的变化分布在一个带内;循环扭转作用下圆筒黄土样存在两组破坏面。     

基于弹性波理论的土石混填地基压实质量评价研究

为了准确、高效地评价土石混填地基的压实质量,提出了一种基于弹性波理论的压实质量评价新方法。通过理论与试验分析,建立了土石混合料的剪切波速模型,实现了由土石混合料宏观剪切波速推定出其中石料间细粒土的压实度,并以此来表征混合料整体压实质量。通过室内大型振动压实试验,得到在不同含石量与含水率时,混合料中细粒土所能达到的最大干密度(或压实度),以此作为土石混合料表征压实度评价的参考标准。研究了土石混合料剪切波速与瑞雷面波波速的关系,使得利用现场瞬态面波测试所得到的频散曲线来反演计算剪切波速成为可能。最后通过对某机场跑道填筑工程土石混填地基压实质量的评价,验证了评价方法的可行性。     

动剪切模量比与剪切波速对地震动影响及等量关系研究

采用数值模拟方法,研究动剪切模量比和剪切波速对地震动的影响问题,并以对地表加速度反应谱影响为标准研究动剪切模量比变化与剪切波速变化间的对等关系,同时建立了等价关系式,分析中考虑了场地类别、场地遭遇地震强度和地震输入波型的影响。结果表明:①动剪切模量比误差和剪切波速误差对地震动都有着重要影响,在土体强非线性和软弱场地中影响更为强烈,实测的动剪切模量比和剪切波速比真实值低时较比真实值高时对地表反应谱影响更大,三类场地0.1g地震输入时动剪切模量比6%误差或剪切波速25%误差的影响已经不可忽视;②对不同的场地类别、场地地震烈度和地震输入波情况,动剪切模量比单独变化与剪切波速单独变化对反应谱的影响都具有对等关系;③动剪切模量比误差对地震动的影响程度要大于剪切波速误差,二者对地表反应谱的敏感性相差3～5倍,绝对误差相同时动剪切模量比降低情况下与剪切波速的敏感程度相差更大。     

干–湿循环过程中吸力与强度关系研究

针对膨胀土干–湿循环过程中的吸力变化和强度变化特征,开展试验研究。采用体积压力板仪实现脱湿和吸湿并制备不同吸力的试样,通过直剪试验测试不同吸力下的抗剪强度。试验成果显示:①土水特征曲线是不稳定的,它与土体含水率的变化路径有关;②在干湿循环过程中,相同的吸力具有不同的强度贡献。     

不同竖向应力和剪切位移下砂砾石与砂双层土渗透试验

目前很多高土石坝直接坐落在覆盖层上,修建坝体后,会使坝基覆盖层产生较大的应力和剪切位移,对覆盖层的渗透稳定有极大的影响。因此有必要开展考虑应力和剪切位移影响的坝基覆盖层渗透特性试验研究。利用粗粒土大型高压水平渗透仪,考虑竖向应力和剪切位移的影响,对砂砾石和砂双层土进行渗透试验研究,探讨了砂砾石和砂双层土试样的渗透性和抗渗坡降随竖向应力和剪切位移的变化规律,将渗透破坏的发生和发展分为稳定、过渡和破坏三个阶段。试验结果表明:随着竖向应力的增大,砂砾石和砂双层土的渗透系数逐渐减小,而细颗粒的启动坡降和试样的破坏坡降则逐渐增大。随着剪切位移的增大,砂砾石和砂双层土的整体渗透系数先减小后增大,破坏坡降先增大,后迅速减小。无剪切位移以及剪切位移较小时,细颗粒的启动坡降和试样的破坏坡降之间的过渡阶段较长;而发生大的剪切位移后,启动坡降和破坏坡降之间的过渡阶段大大缩短,达到启动坡降后很快就会出现渗透破坏。     

福州盆地土层剪切波速特征

根据实际观测资料研究了福州盆地土层刚度(剪切波速)的特征。对实测的福州盆地剪切波速进行数理统计,同时绘制福州盆地场地土等效剪切波速的立体图和等值线图,研究了福州盆地场地各主要土层剪切波速的数理统计特征和场地土等效剪切波速的分布规律,从对福州盆地场地土等效剪切波速的分布特征与福州盆地场地土覆盖层厚度的分布规律的分析可以间接得出场地土等效剪切波速与场地土覆盖层厚度密切相关。最后,应用研究成果对福州盆地进行初步场地评价,为福州市区建筑物的抗震设防及场地选择提供参考依据。