基督城易液化场地震后小应变剪切刚度演化规律研究
发布时间：2021-01-02 03:54
饱和砂土场地的剪切刚度在强震扰动（如液化）后会发生显著下降并随时间逐渐恢复,因此基于震后调查获得的原位测试指标（如剪切波速）与震前原状土的相应指标之间存在差异,根据液化实例调查和原位测试指标建立的砂土抗液化强度评价方法存在系统误差。为定量评价这种差异并提出合理的修正方法,对新西兰基督城的REHS强震台站在2010年至2011年间的若干强震记录进行水平与竖向谱比（HVSR）分析,获得了该台站所在的易液化场地在地震前后小应变剪切刚度随时间的发展规律,发现场地平均刚度在震后瞬时显著下降后呈对数形式增长,恢复至相对稳定状态需要1～2周时间,而且在很长的一段时间内该刚度值均小于震前值。在此基础上,提出了综合考虑主固结和次固结作用的震后饱和砂土小应变刚度计算模型,并合理预测了REHS台站场地震后刚度随时间的恢复过程。该计算模型为将震后原位测试指标修正到对应于震前原状土的测试值提供了一种可行的手段,有助于提高当前基于液化实例调查的地震液化简化判别方法的可靠性。
【文章来源】：岩土工程学报. 2020年08期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
基于剪切波速的地震液化实例数据与分界线
哂兄匾?目蒲б庖濉?图1基于剪切波速的地震液化实例数据与分界线Fig.1vs-basedfieldcasehistoriesandliquefactionboundarycurves土体在自然沉积过程中或者经受外荷载剧烈扰动后，其刚度和强度等工程力学参数在恒定应力状态下随时间变化的现象被称为“时间效应”，且该变化可以通过原位测试指标（例如，SPT、CPT和Vs）体现[5-7]。例如，Andrus等[8]通过静力触探与剪切波速的经验关系获得了原位砂土剪切波速和完全扰动后剪切波速的比值MEVR，初步揭示了地质时间尺度上的砂土时间效应（见图2）；周燕国等[9]结合剪切波速（剪切模量）的Hardin公式[10]和静力触探测试，提出了砂土时间效应的表征指标AI，并利用不同地质年代砂土实测数据对其表征能力进行了检验。然而，上述研究主要面向地质沉积年代和土性测试指标的经验关系，关注数万年到数十万年甚至更长的地质时间尺度，并没有考虑地质沉积年代中可能受到的各种扰动（如强震事件）对土体工程力学特性的影响。以图2为例，深色椭圆圈内的数据并不符合图中拟合斜线的趋势，而这个时间范围（10-1～102a）正是实际工程服役寿命或者高烈度区强震重现周期的范围。Pavlenko等[11]研究1995年神户地震中场地刚度演化问题，发现液化使得场地刚度急剧降低，但在震后较长一段时间内无法恢复到地震液化前的值。可见，对于实际工程，震后较短的时间尺度内场地土体的时间效应更具有工程意义，是影响易液化场地在余震中的地震响应和再液化可能性的重要因素。针对上述问题，本文对新西兰基督城的REHS强震台站在2010—2011年间的若干强震记录的尾波进行水平与竖向谱比（HVSR）分析，获得了该台站所在的易液化场地在地震?
第8期周燕国，等.基督城易液化场地震后小应变剪切刚度演化规律研究1413随时间变化规律。REHS台站所处场地的上覆软弱土层厚度约为20m，存在较厚的饱和粉质砂土层和洁净砂土层，下卧刚度较大的砂卵石层（见图4），是较典型的易液化场地[15]。图3基督城REHS强震台站位置（来源：www.nzgd.org.nz）Fig.3REHSstrongmotionstationatChristchurch(source:www.nzgd.org.nz)图4REHS台站场地土层信息Fig.4SoilprofileatREHSstationsite本文采用Geopsy软件进行HVSR分析，该软件能够多窗口同时计算H/V谱比和上覆土层的卓越频率f，并计算它们的平均值和方差。H/V谱比曲线的峰值对应的频率即为该尾波窗口时间对应的卓越频率。图5是尾波窗口选取和计算结果示意图，其中黑色实线代表所有窗口的平均值，两条虚线分别代表它的上、下限，竖向灰色条状区域代表了平均峰值所在的频率段。采用地震动记录的尾波进行HVSR分析获得场地卓越频率需满足一定的条件，即首先要保证主震后的选取的余震强度足够小，一是为了避免该余震事件对场地刚度恢复过程产生额外的显著影响，二是为了尾波段对应场地土体处于小应变弹性应变响应状态；其次，为保证数据处理结果的可靠性，均要求H/V谱比值大于2.0，而且卓越频率的误差在±0.3Hz以内。图5地震尾波HVSR谱比分析Fig.5HVSRanalysisofseismiccodawave2震后场地小应变刚度演化规律图6给出了REHS台站场地2010年至2011年间3次强震后场地卓越频率随时间的发展情况。考虑到每次强震事件之后大部分余震在台站的地震动强度都很小，可以忽略其对震后场地的进一步扰动作用。每张图上方的黑色虚线代表2010年9月3日Mw7.2地震事件之前场地的卓越
【参考文献】：
期刊论文
[1]液化层特征量对场地卓越频率影响的理论解答[J]. 孙锐,杨洋,陈龙伟,黄保荣. 岩土工程学报. 2018(05)
[2]基于原位测试指标的砂土时间效应定量表征初步研究[J]. 周燕国,丁海军,陈云敏,黄博. 岩土工程学报. 2015(11)
[3]基于新疆巴楚地震调查的砂土液化判别新公式[J]. 李兆焱,袁晓铭,曹振中,孙锐,董林,石江华. 岩土工程学报. 2012(03)
[4]基于径向基函数神经网络模型的砂土液化概率判别方法[J]. 陈国兴,李方明. 岩土工程学报. 2006(03)
[5]液化土层地震动特征分析[J]. 孙锐,袁晓铭. 岩土工程学报. 2004(05)
本文编号：2952600
【文章来源】：岩土工程学报. 2020年08期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
基于剪切波速的地震液化实例数据与分界线
哂兄匾?目蒲б庖濉?图1基于剪切波速的地震液化实例数据与分界线Fig.1vs-basedfieldcasehistoriesandliquefactionboundarycurves土体在自然沉积过程中或者经受外荷载剧烈扰动后，其刚度和强度等工程力学参数在恒定应力状态下随时间变化的现象被称为“时间效应”，且该变化可以通过原位测试指标（例如，SPT、CPT和Vs）体现[5-7]。例如，Andrus等[8]通过静力触探与剪切波速的经验关系获得了原位砂土剪切波速和完全扰动后剪切波速的比值MEVR，初步揭示了地质时间尺度上的砂土时间效应（见图2）；周燕国等[9]结合剪切波速（剪切模量）的Hardin公式[10]和静力触探测试，提出了砂土时间效应的表征指标AI，并利用不同地质年代砂土实测数据对其表征能力进行了检验。然而，上述研究主要面向地质沉积年代和土性测试指标的经验关系，关注数万年到数十万年甚至更长的地质时间尺度，并没有考虑地质沉积年代中可能受到的各种扰动（如强震事件）对土体工程力学特性的影响。以图2为例，深色椭圆圈内的数据并不符合图中拟合斜线的趋势，而这个时间范围（10-1～102a）正是实际工程服役寿命或者高烈度区强震重现周期的范围。Pavlenko等[11]研究1995年神户地震中场地刚度演化问题，发现液化使得场地刚度急剧降低，但在震后较长一段时间内无法恢复到地震液化前的值。可见，对于实际工程，震后较短的时间尺度内场地土体的时间效应更具有工程意义，是影响易液化场地在余震中的地震响应和再液化可能性的重要因素。针对上述问题，本文对新西兰基督城的REHS强震台站在2010—2011年间的若干强震记录的尾波进行水平与竖向谱比（HVSR）分析，获得了该台站所在的易液化场地在地震?
第8期周燕国，等.基督城易液化场地震后小应变剪切刚度演化规律研究1413随时间变化规律。REHS台站所处场地的上覆软弱土层厚度约为20m，存在较厚的饱和粉质砂土层和洁净砂土层，下卧刚度较大的砂卵石层（见图4），是较典型的易液化场地[15]。图3基督城REHS强震台站位置（来源：www.nzgd.org.nz）Fig.3REHSstrongmotionstationatChristchurch(source:www.nzgd.org.nz)图4REHS台站场地土层信息Fig.4SoilprofileatREHSstationsite本文采用Geopsy软件进行HVSR分析，该软件能够多窗口同时计算H/V谱比和上覆土层的卓越频率f，并计算它们的平均值和方差。H/V谱比曲线的峰值对应的频率即为该尾波窗口时间对应的卓越频率。图5是尾波窗口选取和计算结果示意图，其中黑色实线代表所有窗口的平均值，两条虚线分别代表它的上、下限，竖向灰色条状区域代表了平均峰值所在的频率段。采用地震动记录的尾波进行HVSR分析获得场地卓越频率需满足一定的条件，即首先要保证主震后的选取的余震强度足够小，一是为了避免该余震事件对场地刚度恢复过程产生额外的显著影响，二是为了尾波段对应场地土体处于小应变弹性应变响应状态；其次，为保证数据处理结果的可靠性，均要求H/V谱比值大于2.0，而且卓越频率的误差在±0.3Hz以内。图5地震尾波HVSR谱比分析Fig.5HVSRanalysisofseismiccodawave2震后场地小应变刚度演化规律图6给出了REHS台站场地2010年至2011年间3次强震后场地卓越频率随时间的发展情况。考虑到每次强震事件之后大部分余震在台站的地震动强度都很小，可以忽略其对震后场地的进一步扰动作用。每张图上方的黑色虚线代表2010年9月3日Mw7.2地震事件之前场地的卓越
【参考文献】：
期刊论文
[1]液化层特征量对场地卓越频率影响的理论解答[J]. 孙锐,杨洋,陈龙伟,黄保荣. 岩土工程学报. 2018(05)
[2]基于原位测试指标的砂土时间效应定量表征初步研究[J]. 周燕国,丁海军,陈云敏,黄博. 岩土工程学报. 2015(11)
[3]基于新疆巴楚地震调查的砂土液化判别新公式[J]. 李兆焱,袁晓铭,曹振中,孙锐,董林,石江华. 岩土工程学报. 2012(03)
[4]基于径向基函数神经网络模型的砂土液化概率判别方法[J]. 陈国兴,李方明. 岩土工程学报. 2006(03)
[5]液化土层地震动特征分析[J]. 孙锐,袁晓铭. 岩土工程学报. 2004(05)
本文编号：2952600
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