發(fā)布時間：2020-07-04 23:06

【摘要】：地震荷載必然經(jīng)由場地傳遞給建筑結(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。粘土場地的非線性響應(yīng)將在改變輸入地震動特性方面扮演重要角色,現(xiàn)有的研究揭示了場地加速度小震放大,大震衰減的響應(yīng)規(guī)律。然而,對于場地位移的放大規(guī)律(對應(yīng)地基的變形),在粘土場地的響應(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)振動臺試驗和數(shù)值分析等方法系統(tǒng)性地研究了深厚粘土場地的地震響應(yīng)特性,并通過參數(shù)分析的方法討論了不同因素對場地放大效應(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,對壓電傳感器作了進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計,滿足了離心機(jī)試驗對傳感器微型化和激勵能量最大化兩方面的要求。通過一系列不同介質(zhì)的壓縮波測試,研究證明新制作壓縮元具有較好的測試性能和足夠的測試精度:測試初達(dá)信號明確易判別,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�；谝唤M模擬黃土降雨入滲的離心模型試驗,我們驗證了新研發(fā)壓縮元在超重力環(huán)境中的測試性能,以及在超重力環(huán)境下實現(xiàn)多物理量監(jiān)測聯(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)振動臺試驗和數(shù)值模擬,對深厚軟粘土水平場地在地震荷載下的表現(xiàn)進(jìn)行分析。離心模型試驗?zāi)M了一個輕微固結(jié)的軟粘土場地,試驗涉及多次振動事件,其包括階躍波,掃頻振動,以及“彈性階段”和“塑性狀態(tài)”的真實地震。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),對于彈性階段的激勵,相比基底輸入,粘土場地近地表的峰值加速度將被放大33%左右。然而,對于塑性階段的地震激勵,事件中基底輸入峰值加速度為0.46g,而場地近地表的峰值加速度卻衰減到了 0.07g。通過試驗數(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所涉及的振動工況。基于驗證過的DEEPSOIL軟件,本文模擬了四個軟粘土場地(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,同時在時域和頻域中,對不同頻率以及幅值振動激勵下場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,大震激勵下深厚軟粘土場地的加速度將發(fā)生顯著衰減;不過,不論震級的大小,在低頻震動輸入下,場地的位移都將表現(xiàn)出顯著的放大特性。對于位移敏感的基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu),這種低頻位移放大特性將在抗震設(shè)計中產(chǎn)生重要影響。3、通過對靈敏性軟粘土試樣開展不排水三軸壓縮試驗,研究提出了考慮土體擾動的簡單本構(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)。基于QUIVER軟件,我們在分析無限傾斜場地的一維地震響應(yīng)時引入該模型,評估了土體擾動對傾斜場地地震場地響應(yīng)和滑動位移的影響。研究工作主要涉及室內(nèi)CIU試驗開展,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地地震響應(yīng)模擬。同時,針對影響傾斜場地動力響應(yīng)的參數(shù),包括地震動輸入形式、土體擾動程度、擾動深度以及場地的傾角,本文根據(jù)數(shù)值結(jié)果分別開展了參數(shù)分析。預(yù)測得到的場地加速度放大系數(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地抗震性能的機(jī)會�；趲讞l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,相比受擾動的靈敏性粘土,未受擾動的粘土一般會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?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,土體擾動的程度和深度會顯著影響海底傾斜場地的地震響應(yīng)及永久位移,并且這種影響會被場地傾角和地震震級進(jìn)一步加強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU435
【圖文】：

而土體的性質(zhì)會顯著地影響地表地震動的特征。土層在地震波傳播過程中所逡逑起的作用更像是一個濾波器，在地震波的傳播過程中，會對特定的頻率成分進(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)意識到，不同場地條件對應(yīng)的地表地逡逑震動可能表現(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）。各滯回圈頂點的軌跡即對應(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應(yīng)力循環(huán)中應(yīng)力應(yīng)變的實時關(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，其中心點逐漸向應(yīng)變增大方向逡逑移動，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)是骨干曲線上點與坐標(biāo)原點連線逡逑的斜率，也可以看作是滯回圈兩個頂點連線的斜率。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，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)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李廣信;;第七屆全國巖土工程實錄交流會特邀報告——杭州地鐵一號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)的離心模型試驗及雨強(qiáng) 歷時警戒曲線的驗證[J];巖土工程學(xué)報;2014年10期

3 陳銳;劉堅;吳宏偉;喬R

本文編號：2741721