三种特殊土动力反应特性的研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 1次 | 上传用户:aibertini
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土的动力学性质和地震响应特性在岩土工程领域备受关注。它是岩土工程抗震设计的重要内容之一,也是岩土工程抗震研究的热点问题。特殊土由于其特殊的物质组成和形成环境以及特殊的结构,通常会表现出不同于一般土的工程特征和动力学特性。我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一,发育在高烈度地区的特殊土,有时会造成严重的地震灾害。因此,开展特殊土动力特性的研究,对特殊土地区的工程建设和灾害防治工作具有重要的现实意义。
  本文总结前人研究成果的基础上,针对软土、黄土和红土这三种特殊土开展研究,建立了三种特殊土物理力学参数数据库,并以此数据库的相关资料为基础,围绕特殊土的工程特性、动力学特性以及地震反应特性等方面的问题开展了系统的研究工作。主要研究工作和取得的成果总结如下:
  1.总结已有研究成果,对特殊土动力学的研究现状进行简要的总结和评述。
  依据现有的文献资料,本文对国内外三种特殊土动力学性质及其工程特性的相关研究成果进行了简要的整理和分析,梳理了特殊土工程特性、动力特性和地震反应特征等方面相关的研究进展。在此基础上,对这一研究领域存在的问题进行了简要的讨论和评述,提出了在这一领域今后需要开展的研究工作。
  2.在试验和收集资料的基础上,建立了三种特殊土物理力学参数数据库。
  收集并整理了全国部分地区三种特殊土的物理力学性质指标和动力学参数,建立了三种特殊土的物理力学参数数据库。该数据库包括三种特殊土的常规物理力学性质指标和土的动剪切模量比、阻尼比和剪切波速等数据。数据库以网页的形式呈现,可远程登录,可上传更新资料,检索到的数据能以Excel表格形式下载,可资源共享,为开展三种特殊土的工程特性研究提供数据支持。
  3.利用数据库资料,分别统计了软土、黄土和红土常规物理力学性质指标的特征,给出了回归公式。
  本文通过统计给出了三种特殊土各自物理力学性质指标值的变化范围,通过散点图、相关系数和拟合方程的线性关系检验(F检验)等方法,建立了各指标之间的统计关系式,分析了特殊土物理力学性质之间的相关性,并对三种特殊土的工程特性作了深入的分析,建立了三种特殊土各自物理力学性质指标之间的联系,为软土、黄土和红土的工程应用提供了方便。
  4.基于试验和收集到的资料,研究了三种特殊土的动力学特性,给出了三种特殊土在典型地区的动力学参数,并统计了剪切波速随深度的变化。
  以试验数据和收集到的相关资料为基础,统计给出了三种特殊土在典型地区的动力学参数(动剪切模量比、阻尼比和剪切波速)的范围值和平均值,并通过回归拟合的方法,给出了三种特殊土动力学参数的推荐值。利用动三轴试验,探讨了不同试验条件对软土和黄土动剪切模量比和阻尼比的影响。本文还根据收集到的钻孔资料,利用StatisticalProductandServiceSolutions(SPSS)软件进行拟合分析,得到淤泥质土、黄土和红土土层剪切波速随埋深变化的经验公式,并用实例验证统计公式的合理性和适用性。这一工作为在软土、黄土和红土地区开展土层地震反应分析提供了参考。
  5.利用土层地震反应分析的方法,对比研究了三种特殊土动力反应的差异,综合本文的研究成果给出了三种特殊土动力学反应计算有关参数的建议值。
  本文建立了三种特殊土均匀单一土层计算模型,利用SOILQUAKE土层地震反应分析程序进行计算分析,利用计算结果,讨论了不同地震动强度条件下,三种特殊土动剪切模量比、阻尼比、剪切波速和输入地震动对设计反应谱的特征参数的影响。本文还以典型地区实际钻孔资料,建立了三种特殊土场地的土层计算模型,在土层地震反应分析计算的基础上,从峰值加速度、设计反应谱形状和特征参数等方面对特殊土的动力特性开展了对比研究。综合本文的研究成果,给出了特殊土动剪切模量比、阻尼比、剪切波速和密度的建议值。这一工作对在软土、黄土和红土地区开展抗震设计有重要的参考价值,同时也丰富了土动力学参数的研究成果。
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