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冻融粉质黏土的剪切波速与动态回弹模量及其转换关系

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岩土力学 2023年第S01期44卷 221-233页

作者：张锋唐康为尹思琪冯德成陈志国哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 吉林省交通科学研究所季节性冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室(长春) 吉林长春130102

动态回弹模量作为评定路基性能及进行路面设计的重要参数,受土体自身物理力学状态及外部环境的显著影响而复杂多变,亟需一种高效简便的针对性监测方法。以压实粉质黏土为研究对象,开展了不同含水率、压实度和冻融循环次数下粉质黏土动... 详细信息

动态回弹模量作为评定路基性能及进行路面设计的重要参数,受土体自身物理力学状态及外部环境的显著影响而复杂多变,亟需一种高效简便的针对性监测方法。以压实粉质黏土为研究对象,开展了不同含水率、压实度和冻融循环次数下粉质黏土动态回弹模量和剪切波速试验,获得了冻融黏土的动态回弹模量、剪切波速及两者之间的转换关系。结果表明:土体动态回弹模量和剪切波速均与其物理状态紧密相关,二者都随含水率和冻融循环的增加而急剧下降,随压实度的增加而有所提升;土体的动态回弹模量还受到应力状况的影响,随围压增大而增大,随循环偏应力增大而减小,应结合实际受力状况选取相应动态回弹模量代表值反映路基的性能;采用三参数复合模型回归确定了冻融粉质黏土动态回弹模量预估模型,并建立了冻融粉质黏土剪切波速预估模型;据此构建了冻融粉质黏土动态回弹模量与剪切波速的转换关系,为实现基于剪切波速确定路基土动态回弹模量提供了理论支持。

关键词：动态回弹模量剪切波速粉质黏土冻融循环

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基于剪切波速的液化可能性等级评估表法

岩土力学 2023年第S01期44卷 634-644页

作者：杨洋孙锐东北林业大学土木与交通学院黑龙江哈尔滨150040 中国地震局工程力学研究所、地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

目前国内外提出的液化评估方法以公式形式为主,其中的概率评估公式结果保守且普遍形式复杂、计算过程繁复,而大面积、多数据点的液化小区划更需要评估客观且形式简单的方法。为此,提出了基于剪切波速的优化Logistic液化概率公式和对应... 详细信息

目前国内外提出的液化评估方法以公式形式为主,其中的概率评估公式结果保守且普遍形式复杂、计算过程繁复,而大面积、多数据点的液化小区划更需要评估客观且形式简单的方法。为此,提出了基于剪切波速的优化Logistic液化概率公式和对应的液化可能性等级评估表法。根据国内外公开的剪切波速液化现场调查资料,计算得出了样本液化概率作为液化可能性分级依据,并通过决策树方法构建了3种精度的液化可能性等级表。将Kayen等的数据集作为回判数据集,衡量优化后公式及等级评估表的合理性。结果表明:优化后的概率公式误判点集中在液化临界线附近,误判影响程度小于Kayen液化概率公式;3种精度下的等级评估表均能正确分离出70%以上的场地,且客观地兼顾了液化场地与非液化场地的整体评估,简化了液化可能性评估过程,提高了剪切波速液化概率评估方法的适用性,实现了无需计算即可评估液化可能性的目的,可为开展以剪切波速为数据来源的液化小区划提供技术支持。

关键词：液化概率等级决策树液化因素重要性排序剪切波速

基于多功能CPTU测试的无黏性土状态参数评价研究

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中国公路学报 2022年第1期35卷 200-209页

作者：段伟蔡国军刘松玉董晓强陈瑞锋太原理工大学土木工程学院山西太原030024 东南大学岩土工程研究所江苏南京211189 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

砂土的原位状态性能一直以来都难以得到有效评价,其中非常重要的一个原位状态参数则是砂土的体积变化评价指标。对近年来以静力触探(CPT)、孔压静力触探为代表的原位测试的状态参数评估方法的研究成果及其应用实践进行了回顾。评估方法... 详细信息

砂土的原位状态性能一直以来都难以得到有效评价,其中非常重要的一个原位状态参数则是砂土的体积变化评价指标。对近年来以静力触探(CPT)、孔压静力触探为代表的原位测试的状态参数评估方法的研究成果及其应用实践进行了回顾。评估方法主要从相对密实度和状态参数两方面展开,同时论述了各方法的优缺点。开展了南京河砂CPT标定罐试验以及江苏典型测试场地多功能CPTU原位测试,重点呈现了以CPT测试、地震波CPTU测试、电阻率CPTU测试原位状态特性评价的研究成果。建立了基于CPT测试的南京砂相对密实度评估方法及砂土原位状态参数高阶确定方法;提出了电学剪胀指标,并构建了土体状态评估的状态参数差与电学剪胀参数图表法;结合多功能CPTU状态参数确定方法的研究成果,形成了基于多功能CPTU测试的无黏性土原位状态特性综合评估体系。

关键词：道路工程孔压静力触探电阻率剪切波速状态参数相对密实度

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基于剪切波速的粗粒土填料压实密度控制理论

中南大学学报（自然科学版） 2023年第9期54卷 3551-3561页

作者：陈晓斌谢康尧俊凯王业顺唐禄博中南大学土木工程学院湖南长沙410083 中南大学教育部重载铁路工程结构重点实验室湖南长沙410083 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

为了提出基于剪切波速的粗粒土压实度便捷测试方法,首先,基于弹性动力学与颗粒细观接触理论,建立了粗粒土的剪切波速与压实密度的理论方程;其次,建立数值模型,验证理论方程的合理性;最后,提出基于粗粒土的剪切波速的压实度测试方法,开... 详细信息

为了提出基于剪切波速的粗粒土压实度便捷测试方法,首先,基于弹性动力学与颗粒细观接触理论,建立了粗粒土的剪切波速与压实密度的理论方程;其次,建立数值模型,验证理论方程的合理性;最后,提出基于粗粒土的剪切波速的压实度测试方法,开展室内粗粒土剪切波速试验,验证理论方程的适用性。研究结果表明:通过弹性动力学与颗粒接触理论,引入粗粒土颗粒细观特性,如刚度、配位数和孔隙率,推导得出了粗粒土剪切波速与压实密度的理论方程;在理论方程中,颗粒的泊松比对剪切波速的影响不大,而颗粒弹性模量对剪切波速的影响较大;基于周期理论,建立剪切波速的Comsol数值模型,数值结果与理论方程计算结果趋势相同,且相对误差均在8%以内;普遍适用的激发频率范围为5~10 kHz,不论何种激发波,接收波形均为正弦波,且剪切波速随压实密度增加而增加,试验结果进一步验证了剪切波速-压实密度方程的适用性。在实际应用中,求出粗粒土填料参数M,就可通过测量压实填料的剪切波速快速得到其压实密度。

关键词：粗粒土压实度剪切波速 GDS弯曲元系统

基于优化选点的土层剪切波速随机性对地铁车站结构抗震性能的影响研究

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土木工程学报 2023年第8期56卷 174-183页

作者：樊一凡陈之毅同济大学上海200092

地铁车站结构是城市生命线工程的重要节点。地下结构的地震响应主要受土体变形控制,自然土层分布具有很强的不确定性,分析土层参数随机性对地铁车站结构抗震性能的影响是非常有必要的研究。然而,应用传统蒙特卡罗模拟方法解决非线性土-... 详细信息

地铁车站结构是城市生命线工程的重要节点。地下结构的地震响应主要受土体变形控制,自然土层分布具有很强的不确定性,分析土层参数随机性对地铁车站结构抗震性能的影响是非常有必要的研究。然而,应用传统蒙特卡罗模拟方法解决非线性土-地铁车站结构系统的随机动力学问题会耗费大量的计算成本。为此,文章首先建立土-结构相互作用有限元模型,构建随机地震动变量和随机土层剪切波速变量,采用一种优化选点策略用于降低非线性动力时程分析的计算成本,讨论了土层剪切波速随机性对地铁车站结构抗震性能的影响。分析结果表明:相比于传统抽样方法,Sobol序列抽样方法在保证计算精度的前提下有效降低了非线性动力时程分析的计算成本;不考虑土层剪切波速随机性时,层间位移角响应分布范围小而集中,潜在震害风险会被忽视,地铁车站结构的抗震可靠度也会被高估,在今后的抗震分析与设计中有必要将土层剪切波速随机性纳入考虑。

关键词：地铁车站结构剪切波速随机变量选点策略抗震性能

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基于剪切波速的砂砾土地震液化评价新方法

岩土工程学报 2022年第10期44卷 1763-1771,I0003页

作者：陈国兴孙苏豫吴琪杭天柱南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京210009

剪切波速Vs是表征土体动力特性的最基本参数之一,也是评价土壤抗地震液化能力的重要指标。通过系列弯曲元试验,探讨了含砾量Gc、相对密度Dr和初始有效围压σ’0对棱角状和亚圆状砂-砾混合料Vs的影响。结果表明:随着Gc的增大,砂-砾混合料... 详细信息

剪切波速Vs是表征土体动力特性的最基本参数之一,也是评价土壤抗地震液化能力的重要指标。通过系列弯曲元试验,探讨了含砾量Gc、相对密度Dr和初始有效围压σ’0对棱角状和亚圆状砂-砾混合料Vs的影响。结果表明:随着Gc的增大,砂-砾混合料的Vs表现出先增大后降低的趋势;以0.1 mm作为填充颗粒的界限粒径,发现基于二元介质模型的骨架结构孔隙比e与归准化剪切波速Vs/(σ’0/pa)n存在单一的负幂函数关系,n为砂–砾混合料的不均匀系数Cu的幂函数,pa=100kPa。据此,建立了砂–砾混合料剪切波速Vs与e的经验关系式,并结合文献中基于室内循环试验给出的砂–砾混合料的抗液化强度数据,提出了基于剪切波速的砂–砾混合料液化触发的临界曲线表达式。利用中国2008汶川大地震、意大利1976 Friuli地震的砂砾土场地液化数据,验证了其适用性。该液化评价新方法具有较好的工程应用价值。

关键词：液化评价方法剪切波速砂–砾混合料二元介质模型

场地土对枢纽车站屋盖空间结构地震响应影响分析

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地震工程与工程振动 2023年第2期43卷 34-41页

作者：丁阳刘倩宗亮石运东天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

城市综合枢纽车站结构一般由屋盖大跨空间结构和下部混凝土框架结构组成,目前对车站结构抗震性能的研究很少考虑场地土的影响。建立国内某典型枢纽车站土-车站结构有限元模型,研究了场地土对车站屋盖大跨空间结构地震响应的影响规律。... 详细信息

城市综合枢纽车站结构一般由屋盖大跨空间结构和下部混凝土框架结构组成,目前对车站结构抗震性能的研究很少考虑场地土的影响。建立国内某典型枢纽车站土-车站结构有限元模型,研究了场地土对车站屋盖大跨空间结构地震响应的影响规律。结果表明:考虑场地土改变了屋盖大跨空间结构的动力特性,随着场地土厚度增大结构自振频率减小;随着场地土剪切波速增大结构自振频率增大,场地土厚度较小时屋盖结构挠度和杆件应力随场地土剪切波速增大而减小;场地土厚度较大时存在临界剪切波速,小于临界剪切波速即在场地土较软时,屋盖结构挠度和杆件应力随剪切波速增大而增大;大于临界剪切波速即场地土较硬时,屋盖结构挠度和杆件应力随剪切波速的增大而减小;随着场地土厚度增大临界剪切波速增大;在临界剪切波速下,屋盖挠度为基岩条件下的2.34~3.07倍,最大杆件应力为基岩条件下的1.35~2.86倍,因此,综合枢纽车站结构抗震性能分析时应考虑场地土的影响。

关键词：综合枢纽车站屋盖大跨空间结构地震响应场地土场地土厚度剪切波速

基于静力触探与剪切波速联合测试的砂土液化判别方法

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 703-710页

作者：段伟赵泽宁蔡国军刘松玉董晓强陈瑞锋太原理工大学土木工程学院山西太原030024 东南大学岩土工程研究所江苏南京211189 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

基于逻辑回归算法提出一种静力触探(CPT)与剪切波速(V_(s))联合测试方法(CPT-V_(s)联合方法),并结合唐山地震液化案例对CPT-V_(s)相关性方法、q_(c)/G_(0)方法和CPT-V_(s)联合方法进行了比较。结果表明:3种方法的场地液化判别准确率分别... 详细信息

基于逻辑回归算法提出一种静力触探(CPT)与剪切波速(V_(s))联合测试方法(CPT-V_(s)联合方法),并结合唐山地震液化案例对CPT-V_(s)相关性方法、q_(c)/G_(0)方法和CPT-V_(s)联合方法进行了比较。结果表明:3种方法的场地液化判别准确率分别为89%、78%和100%,整体液化判别准确率分别为94%、50%、94%;CPT-V_(s)相关性方法适用范围受参数值限制,q_(c)/G_(0)方法过于保守,造成非液化区误判;CPT-V_(s)联合方法不受参数值限制,可给出较为满意的结果。

关键词：砂土液化静力触探(CPT) 剪切波速周期阻力比

基于剪切波速的海底含气沉积物卸荷扰动与样品质量评价方法

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岩土力学 2020年第11期41卷 3687-3694页

作者：杨志勇王勇孔令伟桂彬陈楷文中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

海底取样相比陆域环境具有更多的样品扰动因素,样品质量的定量评价对海洋岩土工程而言显得十分重要。基于室内不排水卸荷应力路径三轴试验和弯曲元试验,针对杭州湾海底粉细砂土,模拟海底含水溶气沉积物取样过程中应力释放所引起的扰动效... 详细信息

海底取样相比陆域环境具有更多的样品扰动因素,样品质量的定量评价对海洋岩土工程而言显得十分重要。基于室内不排水卸荷应力路径三轴试验和弯曲元试验,针对杭州湾海底粉细砂土,模拟海底含水溶气沉积物取样过程中应力释放所引起的扰动效应,研究样品卸荷扰动前后剪切波速的变化(Vs_lab/Vs_insitu)及其与孔隙比变化率Δe/e0(Δe为扰动后孔隙比的变化,e0为初始孔隙比)的相关关系,探讨利用剪切波速方法来定量评价海底沉积物样品质量的可行性。结果表明:卸荷扰动后样品的剪切波速会发生显著的降低,Δe与卸荷幅度关系曲线呈"S型",且卸荷扰动前后剪切波速比(Vs_lab/Vs_insitu)与孔隙比变化率(Δe/e0)具有良好的关联性,剪切波速法与Lunne提出的基于孔隙比变化率的样品质量评价方法具有一致性,可为海洋岩土工程中的海底沉积物样品质量评估提供借鉴。

关键词：海底沉积物样品质量扰动弯曲元剪切波速