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地震波作用下饱和砂土动力特性试验研究

丁浩  
【摘要】: 室内试验对地震作用的模拟通常采用Seed的简化分析法,该方法仅考虑S波垂直向上传播的剪应力作用,并可用单向动三轴或动单剪仪来进行模拟,基于此,在工程上已经得到广泛的应用。近年来,地震频发,在大城市周边发生的强震亦是屡见不鲜,此类地震俗称城市直下型地震,研究发现,该型地震往往震源较浅,若仍采用Seed简化法来模拟此类地震,已不再合理,而应考虑地震波斜入射,且同时应考虑P波的影响。对此,本文根据波动理论对地震波斜入射情况下场地某深度处的土单元应力响应进行了分析,进而对斜入射地震波作用下饱和松砂的动力特性进行了室内试验研究。 根据弹性介质波动理论推导了一组平行地震波斜入射时弹性场地中任意单元体的应力状态,并由此得到了地震波作用下在土单元体中产生的动应力路径,通过对动应力路径的分析研究,发现:P波、S波单独斜入射时,应力路径均表现为倾斜的椭圆,垂直入射时,则表现为一条直线;两者同时入射时,仅当两者的入射频率f不相同时,动应力路径较为复杂,其余情况仍为斜椭圆;入射波的入射角、入射频率及单元体所处深度对动应力路径的形状有较大的影响。 其次,本文重点对Kc固结条件下,地震波作用下饱和砂土的动力特性进行了试验研究,结果表明:地震波垂直入射与斜入射时饱和砂土的动力特性存在一定的差异,主要表现在动强度上,不管是P波入射还是SV波入射,随着入射角的增加,饱和砂土的动强度均呈现出先减小、后增大的发展趋势;P波垂直入射时,动应力路径为一条水平直线,动强度最大,SV波以入射角12°-15°入射时,动应力路径近似为一个圆,动强度最小,而SV波垂直入射时,动应力路径为一条垂直直线,动强度介于上述两者之间,表明若采用Seed简化法来模拟地震荷载,在某些情况下,结果可能不安全。


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