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饱和砂土剪切波速与抗液化强度相关性的研究

程国勇  
【摘要】:在饱和砂土的震动液化研究中,剪切波速与其抗液化强度的相关性是一个至今尚未完全解决的重要问题。针对这种情况,本文进行了以下几方面的工作。 首先,研究了如何通过扭转振动实现测试土样剪切波速的基本原理,提出了用压电陶瓷实现扭转振动的两套技术方案,进而开发出在三轴压力室内测试饱和砂土试样剪切波速的两种新型传感器,在此基础上,形成了剪切波速与振动三轴联合试验装置,这些是本研究得以开展的硬件基础。 进一步,本文针对具有代表性的4类12种饱和砂土、进行了大量原状与重塑土样的剪切波速与振动三轴液化试验。提出了在三轴压力室内改变土样初始剪切波速的有效方法。这里的研究结果表明,在一定的破坏应变标准范围内,饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度具有唯一对应关系。这一结论为确定原位饱和砂土的抗液化强度提供了依据和试验方法,也为按照剪切波速定量评价饱和砂土的抗液化强度奠定了基础。 首次基于大量原状和重塑砂土的剪切波速与振动三轴液化联合试验数据,建立了依据剪切波速确定饱和砂土抗液化强度的关系式。该关系式可以反映实际土层的应力状态、细颗粒含量和地震强度等因素的影响。用174个现场液化勘察资料对该式的可靠性进行了检验,结果表明:该式的判别正确率可以达到71.2%。 为了提高判别正确率,又基于大量试验数据建立了评价砂土液化的BP神经网络模型。该模型以剪切波速、固结应力、砂土细颗粒含量和振动次数为基本输入参数,经过训练后,该模型可以直接预测出砂土的抗液化强度。实际预测结果表明,这里建立的BP模型判别正确率优于解析公式的方法。


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