【摘要】：地震荷載必然經(jīng)由場(chǎng)地傳遞給建筑結(jié)構(gòu),所以地震導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失效破壞多與巖土工程問題密切相關(guān)�？紤]到我國(guó)軟弱土地基上重大工程建設(shè)規(guī)模居世界之首,因此研究粘土場(chǎng)地地震響應(yīng)特性并優(yōu)化上覆結(jié)構(gòu)的抗震性能是防災(zāi)減災(zāi)的關(guān)鍵工作之一。粘土場(chǎng)地的非線性響應(yīng)將在改變輸入地震動(dòng)特性方面扮演重要角色,現(xiàn)有的研究揭示了場(chǎng)地加速度小震放大,大震衰減的響應(yīng)規(guī)律。然而,對(duì)于場(chǎng)地位移的放大規(guī)律(對(duì)應(yīng)地基的變形),在粘土場(chǎng)地的響應(yīng)研究中卻一直少有數(shù)據(jù)支撐。為此,本文通過離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和數(shù)值分析等方法系統(tǒng)性地研究了深厚粘土場(chǎng)地的地震響應(yīng)特性,并通過參數(shù)分析的方法討論了不同因素對(duì)場(chǎng)地放大效應(yīng)的影響。本文主要的研究工作和結(jié)果如下:1、本文圍繞彈性波測(cè)試技術(shù)在離心機(jī)中應(yīng)用的關(guān)鍵問題,在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上,對(duì)壓電傳感器作了進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì),滿足了離心機(jī)試驗(yàn)對(duì)傳感器微型化和激勵(lì)能量最大化兩方面的要求。通過一系列不同介質(zhì)的壓縮波測(cè)試,研究證明新制作壓縮元具有較好的測(cè)試性能和足夠的測(cè)試精度:測(cè)試初達(dá)信號(hào)明確易判別,且可以捕捉砂土應(yīng)力和飽和度狀態(tài)改變所引起的壓縮波速細(xì)微變化。基于一組模擬黃土降雨入滲的離心模型試驗(yàn),我們驗(yàn)證了新研發(fā)壓縮元在超重力環(huán)境中的測(cè)試性能,以及在超重力環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多物理量監(jiān)測(cè)聯(lián)合表征土體狀態(tài)的可行性。2、本文通過開展一系列離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和數(shù)值模擬,對(duì)深厚軟粘土水平場(chǎng)地在地震荷載下的表現(xiàn)進(jìn)行分析。離心模型試驗(yàn)?zāi)M了一個(gè)輕微固結(jié)的軟粘土場(chǎng)地,試驗(yàn)涉及多次振動(dòng)事件,其包括階躍波,掃頻振動(dòng),以及“彈性階段”和“塑性狀態(tài)”的真實(shí)地震。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)于彈性階段的激勵(lì),相比基底輸入,粘土場(chǎng)地近地表的峰值加速度將被放大33%左右。然而,對(duì)于塑性階段的地震激勵(lì),事件中基底輸入峰值加速度為0.46g,而場(chǎng)地近地表的峰值加速度卻衰減到了 0.07g。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)反分析的方法,本文在DEEPSOIL軟件中選用合適的土體本構(gòu)模型和正確的土性參數(shù),正確地模擬了離心模型試驗(yàn)所涉及的振動(dòng)工況�；隍�(yàn)證過的DEEPSOIL軟件,本文模擬了四個(gè)軟粘土場(chǎng)地(覆蓋層厚度自30到120m)的地震響應(yīng)情況,并通過參數(shù)分析,同時(shí)在時(shí)域和頻域中,對(duì)不同頻率以及幅值振動(dòng)激勵(lì)下場(chǎng)地加速度和變形的放大特性進(jìn)行了研究。數(shù)值模擬的結(jié)果揭示,由于土體的非線性表現(xiàn)以及可能出現(xiàn)的剪切破壞,大震激勵(lì)下深厚軟粘土場(chǎng)地的加速度將發(fā)生顯著衰減;不過,不論震級(jí)的大小,在低頻震動(dòng)輸入下,場(chǎng)地的位移都將表現(xiàn)出顯著的放大特性。對(duì)于位移敏感的基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu),這種低頻位移放大特性將在抗震設(shè)計(jì)中產(chǎn)生重要影響。3、通過對(duì)靈敏性軟粘土試樣開展不排水三軸壓縮試驗(yàn),研究提出了考慮土體擾動(dòng)的簡(jiǎn)單本構(gòu)模型,用以描述靈敏性粘土峰后非線性應(yīng)變軟化表現(xiàn)�；赒UIVER軟件,我們?cè)诜治鰺o限傾斜場(chǎng)地的一維地震響應(yīng)時(shí)引入該模型,評(píng)估了土體擾動(dòng)對(duì)傾斜場(chǎng)地地震場(chǎng)地響應(yīng)和滑動(dòng)位移的影響。研究工作主要涉及室內(nèi)CIU試驗(yàn)開展,粘土軟化特性分析,靈敏性粘土本構(gòu)模型建立以及傾斜場(chǎng)地地震響應(yīng)模擬。同時(shí),針對(duì)影響傾斜場(chǎng)地動(dòng)力響應(yīng)的參數(shù),包括地震動(dòng)輸入形式、土體擾動(dòng)程度、擾動(dòng)深度以及場(chǎng)地的傾角,本文根據(jù)數(shù)值結(jié)果分別開展了參數(shù)分析。預(yù)測(cè)得到的場(chǎng)地加速度放大系數(shù),最大剪應(yīng)變和永久位移為研究提供了分析靈敏性粘土傾斜場(chǎng)地抗震性能的機(jī)會(huì)。基于幾條關(guān)鍵的概念,本研究可以提出如下發(fā)現(xiàn):首先,在相同固結(jié)應(yīng)力下,相比受擾動(dòng)的靈敏性粘土,未受擾動(dòng)的粘土一般會(huì)具有更高的剛度和強(qiáng)度。因此,除非應(yīng)變軟化發(fā)生,靈敏性粘土?xí)葘?duì)應(yīng)相同殘余強(qiáng)度的非靈敏性粘土表現(xiàn)得更好。第二,淺層土體強(qiáng)度峰后軟化會(huì)引起較薄的土層范圍出現(xiàn)應(yīng)變局部化,而其正是造成上行地震波特性突變和海床地表較大永久位移的原因。第三,土體擾動(dòng)的程度和深度會(huì)顯著影響海底傾斜場(chǎng)地的地震響應(yīng)及永久位移,并且這種影響會(huì)被場(chǎng)地傾角和地震震級(jí)進(jìn)一步加強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU435
【圖文】：

而土體的性質(zhì)會(huì)顯著地影響地表地震動(dòng)的特征。土層在地震波傳播過程中所逡逑起的作用更像是一個(gè)濾波器，在地震波的傳播過程中，會(huì)對(duì)特定的頻率成分進(jìn)行逡逑放大，而其他頻率成分則可能發(fā)生衰減，如圖１．２所示。自１９０６年的舊金山地逡逑震及１９２３年的關(guān)東地震，地震學(xué)者就已經(jīng)意識(shí)到，不同場(chǎng)地條件對(duì)應(yīng)的地表地逡逑震動(dòng)可能表現(xiàn)出完全不同的特性，其引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和震害機(jī)理也存在顯著差異逡逑（周錫元等，１９９０；邋Ｒａｔｈｊｅ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０００）。逡逑３逡逑

邐緒論逡逑土體滯回圈如圖１．３所示）。各滯回圈頂點(diǎn)的軌跡即對(duì)應(yīng)骨干曲線，骨干曲線表逡逑示不同應(yīng)力循環(huán)中峰值應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系，其反映土體的非線性。而滯回圈表逡逑示單個(gè)應(yīng)力循環(huán)中應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)時(shí)關(guān)系，其反映土體的滯后性。不過，較大的剪逡逑應(yīng)力輸入水平可能導(dǎo)致滯回圈出現(xiàn)不閉合的情況，其中心點(diǎn)逐漸向應(yīng)變?cè)龃蠓较蝈义弦苿?dòng)，顯示出應(yīng)變逐漸累積的特性（謝定義，２０１１）。逡逑１．２．２．１邋土體動(dòng)力參數(shù)的物理意義逡逑剪切模量Ｇ代表土體的剪切剛度，其本質(zhì)是骨干曲線上點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線逡逑的斜率，也可以看作是滯回圈兩個(gè)頂點(diǎn)連線的斜率。由于土體應(yīng)力－應(yīng)變曲線的逡逑非線性本質(zhì)，土體的剪切模量將隨剪應(yīng)變的幅值發(fā)生變化：隨著應(yīng)變水豐的增長(zhǎng)，逡逑土體的割線模量將出現(xiàn)衰減。在小應(yīng)變階段

【參考文獻(xiàn)】

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1 李廣信;;第七屆全國(guó)巖土工程實(shí)錄交流會(huì)特邀報(bào)告——杭州地鐵一號(hào)線湘湖站基坑事故再議[J];巖土工程技術(shù);2015年06期

2 詹良通;劉小川;泰培;陳云敏;;降雨誘發(fā)粉土邊坡失穩(wěn)的離心模型試驗(yàn)及雨強(qiáng) 歷時(shí)警戒曲線的驗(yàn)證[J];巖土工程學(xué)報(bào);2014年10期

3 陳銳;劉堅(jiān);吳宏偉;喬R

本文編號(hào)：2741721