李 平 田兆陽(yáng) 肖瑞杰 張宇東

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基于三軸試驗(yàn)的軟土震陷簡(jiǎn)化計(jì)算方法研究1

李 平1）田兆陽(yáng)2）肖瑞杰1）張宇東1）

1）防災(zāi)科技學(xué)院，北京 101601 2）山東省地震局，濟(jì)南 250014

本文通過(guò)對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)典型軟土的靜、動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，分析了軟土殘余應(yīng)變的變化規(guī)律，提出了結(jié)合地區(qū)震陷經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的軟土震陷簡(jiǎn)化計(jì)算方法，并利用1976年唐山7.8級(jí)地震中天津塘沽地區(qū)軟土震陷觀測(cè)資料對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，本方法用于估算自由地表震陷量是可行的，對(duì)中小工程中軟土震陷量的估算具有一定的參考價(jià)值。

軟土 動(dòng)三軸試驗(yàn) 殘余應(yīng)變 計(jì)算方法

引言

軟土在我國(guó)沿海一帶分布很廣，如長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、渤海灣以及浙江、福建沿海地區(qū)等都存在海相或湖相沉積的軟土。軟土具有松軟、孔隙比大、天然含水量高、壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透性小和結(jié)構(gòu)性靈敏等特點(diǎn)，在受擾動(dòng)或震動(dòng)后極易喪失強(qiáng)度（吳躍東，2008）。修建在軟土上的建筑物在地震荷載作用下，瞬間內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)性超量沉陷，以及不均勻沉降，即震陷，從而導(dǎo)致建筑物顯著傾斜。有時(shí)將這種沉陷稱為地震引起的永久變形或殘余變形。1976年唐山大地震、1940年埃爾森特羅地震、1960年智利地震、1957年和1985年的墨西哥大地震以及1957年日本宮城沖地震均出現(xiàn)了嚴(yán)重的軟土震陷現(xiàn)象，并造成了嚴(yán)重的震害（中國(guó)科學(xué)研究院工程力學(xué)研究所，1979；劉恢先，1986）。2008年汶川特大地震后在附近地區(qū)發(fā)現(xiàn)多處由軟土地基引起的震害：漢旺鎮(zhèn)某商品房建在軟土地基上，房屋為磚柱結(jié)構(gòu)，地面發(fā)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞；都江堰市電信大樓臺(tái)階沉降，最大沉降約8cm。另外，此次地震中發(fā)生多處軟土震陷現(xiàn)象，其中以庫(kù)壩的壩體震陷較為多見(jiàn)（江席苗，2009）。震害現(xiàn)場(chǎng)顯示，軟土震陷是導(dǎo)致震害的主要原因之一，這引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。他們采用動(dòng)三軸試驗(yàn)、離心振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)等方法對(duì)軟土震陷問(wèn)題開(kāi)展了一系列的研究，取得了一定的成果（張建毅等，2012；陳國(guó)興等，2004；李冬等，2011；陳建峰等，2008；Narikawa等，1999）。但現(xiàn)有的軟土震陷量計(jì)算方法在工程應(yīng)用方面還存在一定的不足之處，我國(guó)相關(guān)規(guī)范中也未對(duì)軟土震陷計(jì)算做出明確的規(guī)定?！稁r土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2001）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010）只是在條文中說(shuō)明可以參考已有的研究成果進(jìn)行計(jì)算估計(jì)。最新的《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JGJ83—2011）對(duì)震陷的判別和震陷量的估算做出了相應(yīng)的規(guī)定，即場(chǎng)區(qū)的基本烈度為Ⅶ度或大于Ⅶ度時(shí)，對(duì)于采用天然地基的建筑物，甲級(jí)類建筑物和對(duì)沉降有嚴(yán)格要求的乙級(jí)類建筑物應(yīng)進(jìn)行專門的震陷分析計(jì)算；對(duì)沉降無(wú)特殊要求的乙級(jí)建筑物和對(duì)沉降敏感的丙級(jí)建筑物參照規(guī)范給出的參考值或根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定，但是關(guān)于震陷量計(jì)算方法也沒(méi)有做出具體規(guī)定。

綜上所述，軟土震陷問(wèn)題早已被許多地震實(shí)例所證實(shí)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性模型中所建立的土的結(jié)構(gòu)性模型一般都較為復(fù)雜，參數(shù)較多，并且參數(shù)需通過(guò)大量的試驗(yàn)獲得，對(duì)大型工程項(xiàng)目進(jìn)行軟土震陷量計(jì)算是可行的，但是對(duì)于中小型項(xiàng)目來(lái)說(shuō)仍存在很大的困難，因此在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到一定的限制。本文在前人工作基礎(chǔ)上，從理論分析、動(dòng)三軸試驗(yàn)和震害驗(yàn)證等方面分析軟弱土動(dòng)力特性，提出一種基于動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果的、計(jì)算準(zhǔn)確、參數(shù)少并易測(cè)得的、工程技術(shù)人員易操作的軟土震陷簡(jiǎn)化計(jì)算方法。

1 軟土震陷的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

目前，分析土體震陷的方法主要分為2大類：第一類是基于Newmark提出的屈服加速度概念的有限滑動(dòng)位移法；第二類是整體變形分析法，該方法主要涉及等價(jià)節(jié)點(diǎn)力模型和模量軟化模型。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者大多數(shù)都基于上述2類研究方法開(kāi)展研究（Monismith等，1975；Lee，1974；謝君斐等，1981；1988；郁壽松等，1989；周健等，2000；王建華等，1993；孟上九等，2002；Seed等，1966），發(fā)展及改進(jìn)了相關(guān)軟化模型、殘余應(yīng)變模型，但很多方法都需要采用有限元方法進(jìn)行計(jì)算。這些方法在工程中對(duì)較大型的項(xiàng)目是可行的，但計(jì)算和試驗(yàn)成本較高，使其在中小型項(xiàng)目中的應(yīng)用存在困難。楊石紅等（1997）提出了軟弱地基土層的震陷簡(jiǎn)化計(jì)算方法，該方法相對(duì)二維有限元計(jì)算方法簡(jiǎn)化了許多，但計(jì)算步驟繁雜，推導(dǎo)過(guò)程存在缺少試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐的缺陷，且土的應(yīng)變勢(shì)是引用其他研究成果，因此有必要在此基礎(chǔ)上結(jié)合動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn)。本文提出基于“軟化模型”概念的軟土震陷簡(jiǎn)化計(jì)算方法，簡(jiǎn)化思路是通過(guò)只計(jì)算土層在靜力和地震荷載下的壓縮量，然后附加修正系數(shù)來(lái)估算土層的震陷量。本文提出的基本計(jì)算步驟簡(jiǎn)述如下：

（1）根據(jù)實(shí)際需要確定震陷量計(jì)算所對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)水平；

（2）確定各層土的應(yīng)力狀態(tài)：計(jì)算土的自重應(yīng)力、地震剪應(yīng)力；

（3）靜三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)確定土的鄧肯參數(shù)；

（4）確定各層土的變形模量；

（5）計(jì)算土層沉降量；

（6）根據(jù)地震動(dòng)水平選取合適的震陷量修正系數(shù)；

（7）確定場(chǎng)地的震陷量。

2 震陷量修正系數(shù)

目前，震陷計(jì)算需要確定土層在地震作用下的殘余應(yīng)變值，但其方法較為復(fù)雜。本計(jì)算方法采用帶有區(qū)域經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的震陷量修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以避免對(duì)每個(gè)工程都要進(jìn)行大量的動(dòng)三軸試驗(yàn)確定殘余應(yīng)變值，從而達(dá)到簡(jiǎn)化計(jì)算的目的，使一般工程技術(shù)人員易于掌握使用。本文的震陷量修正系數(shù)定義為：在考慮殘余應(yīng)變情況下，計(jì)算土層靜力和地震荷載下土層的壓縮量與只計(jì)算土層在靜力作用下的壓縮量的比值。本文的研究思路為：首先選擇典型軟土場(chǎng)地，其次進(jìn)行場(chǎng)地勘察取樣，并將原狀土樣進(jìn)行土物理力學(xué)參數(shù)、靜動(dòng)三軸試驗(yàn)，最后根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算上述2種情況下的壓縮量，進(jìn)行對(duì)比后得出震陷量修正系數(shù)。

根據(jù)以往震害調(diào)查結(jié)果，本研究將研究場(chǎng)地選定在天津?yàn)I海新區(qū)南海路。該場(chǎng)地臨近1976年唐山7.8級(jí)地震中震陷較嚴(yán)重的塘沽望海樓及建崗村，因此既具有現(xiàn)實(shí)研究意義，又方便對(duì)計(jì)算方法所得結(jié)果作對(duì)比檢驗(yàn)。該場(chǎng)地為華北平原東部濱海平原地貌，屬海洋與陸相交互沉積地層，地形平坦，受人類活動(dòng)影響，表層土為人工填土。本研究的鉆探取樣和運(yùn)輸均按照《巖土勘察規(guī)范》的要求進(jìn)行，采用薄壁取土器以保證取土質(zhì)量，并進(jìn)行了鉆孔波速測(cè)試等相關(guān)工作。鉆孔的等效剪切波速S=143m/s，覆蓋層厚度超過(guò)80m，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010），判定該場(chǎng)地土類型屬軟弱土，場(chǎng)地類別為Ⅳ類。共鉆取了6m、6.5m、7m、7.5m、9.5m、10.5m、11.5m、12.5m、13.5m共9個(gè)深度處原狀土樣。

2.1 靜力學(xué)試驗(yàn)

為了掌握土樣的靜力學(xué)特性，對(duì)所采原狀土樣進(jìn)行了基本物理力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，密度測(cè)試采用環(huán)刀法，含水率測(cè)試采用烘干法，液塑限測(cè)試采用聯(lián)合測(cè)定法。從試驗(yàn)結(jié)果可知，所取土樣的孔隙比都大于1，并且含水率都大于液限，根據(jù)《巖土勘察規(guī)范》相關(guān)規(guī)定試驗(yàn)土樣為軟弱土，因此所取土樣可以用于軟土震陷動(dòng)三軸試驗(yàn)研究。為了得到軟土的鄧肯參數(shù)，通過(guò)土的三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)量測(cè)天津?yàn)I海地區(qū)軟土在3種圍壓下的應(yīng)力差、軸向變形和體變，以此來(lái)確定土的鄧肯參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 天津軟土的鄧肯參數(shù)

2.2 動(dòng)三軸試驗(yàn)

動(dòng)三軸試驗(yàn)采用美國(guó)GCTS公司所生產(chǎn)的STX-200型電液伺服控制雙向動(dòng)三軸測(cè)試系統(tǒng)，配備CATS試驗(yàn)控制軟件。儀器最大軸向加載力為100kN，最大圍壓2MPa，加載頻率0.01—20Hz。試驗(yàn)用土為鉆探中所取得的原狀軟土，現(xiàn)場(chǎng)取土后用樣盒封裝后運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室保存，試驗(yàn)時(shí)采用削土器將原狀土削成直徑為38mm、高為76mm的土柱。裝樣后分級(jí)施加固結(jié)壓力對(duì)試樣進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)完成后在不排水的條件下施加軸向動(dòng)荷載激振。在激振過(guò)程中，觀察試樣狀態(tài)并利用控制軟件記錄振次、軸壓、應(yīng)變等數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)主要研究的是天津軟土的殘余應(yīng)變隨振次的發(fā)展規(guī)律，共對(duì)6.0m、6.5m、7.0m、7.5m、9.5m、11.5m、12.5m、13.5m共8個(gè)不同深度的16組土樣進(jìn)行動(dòng)三軸試驗(yàn)。采用100kPa的固結(jié)壓力對(duì)試樣進(jìn)行等壓固結(jié)，動(dòng)荷載采用頻率為1Hz的正弦波，測(cè)定試樣在不同動(dòng)應(yīng)力加載下的殘余應(yīng)變值。為獲取更多的數(shù)據(jù)，當(dāng)試樣動(dòng)應(yīng)變達(dá)到15%或振次達(dá)到200周時(shí)結(jié)束試驗(yàn)。

2.2.1 原始激振現(xiàn)象

由于原狀試樣的土質(zhì)不均勻，雖然按規(guī)范劃分均屬于淤泥質(zhì)土，但在制樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)土樣存在一定差別，可劃分為以下3類，如圖1所示：

（1）第一類：試樣土質(zhì)較均勻，整體均為淤泥質(zhì)土。灰色、質(zhì)軟，密度為1.7—1.8g/cm3。

（2）第二類：試樣上下土質(zhì)不均，夾少量的粉土薄層，密度為1.8—1.9g/cm3。

（3）第三類：試樣土質(zhì)不均，有互層，夾大量的貝屑。密度為1.8—1.9g/cm3。

其中，埋深為9.5m、13.5m的土樣屬于第一類土；埋深為6.0m、6.5m、7.0m、7.5m、11.5m的土樣屬于第二類土；埋深為12.5m的土樣屬于第三類土。因此，在激振過(guò)程中試樣變形也表現(xiàn)為3類相似但有一定區(qū)別的情況：

（1）第一類土在激振過(guò)程中變形較為均勻，在動(dòng)應(yīng)力的作用下呈現(xiàn)一種整體變形的狀態(tài)，強(qiáng)度較低。

（2）第二類土在激振過(guò)程中的變形主要集中在淤泥段，粉土夾層的變形很小。

（3）第三類土在激振過(guò)程中變形情況與第一類土類似，也比較均勻。但因?yàn)橥林袏A雜著大量的貝屑，故其強(qiáng)度較高，激振結(jié)束后變形小于前兩類土。

第一類第二類第三類 圖1 三種典型土樣Fig. 1 Three types of typical soil

2.2.2 殘余應(yīng)變與振次的關(guān)系

殘余應(yīng)變的定義是指動(dòng)應(yīng)力卸除后土體的殘余變形，試驗(yàn)中為動(dòng)應(yīng)力作用后試樣的變形量與作用前試樣高度的比值（郁壽松等，1989）。通過(guò)動(dòng)三軸試驗(yàn)，測(cè)試了天津?yàn)I海軟土的殘余應(yīng)變與振次的關(guān)系，并利用Monismith等（1975）提出的指數(shù)模型來(lái)擬合試樣殘余應(yīng)變與振次的關(guān)系為：

圖2和圖3給出了不同埋深土樣在50kPa和60kPa動(dòng)應(yīng)力作用下殘余應(yīng)變隨振次的變化關(guān)系、擬合結(jié)果以及95%的置信區(qū)間?？傮w上，可以看出動(dòng)應(yīng)力對(duì)于殘余應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)的影響較大，隨著動(dòng)應(yīng)力的增大，殘余應(yīng)變也有著明顯的增大。不同埋深的土殘余應(yīng)變隨著振次的變化曲線不相同，即使是同一土類反應(yīng)也不盡相同。在動(dòng)應(yīng)力的作用下，除了受到動(dòng)應(yīng)力大小的影響之外，試樣的殘余應(yīng)變隨振次的發(fā)展受土質(zhì)的影響較大，當(dāng)土質(zhì)類似時(shí)，試樣的殘余應(yīng)變大多處于同一水平。

由表2、表3可以看出，絕大多數(shù)擬合結(jié)果的相關(guān)系數(shù)2都在0.99以上，因此指數(shù)模型可以比較好地反映出等壓固結(jié)情況下試樣殘余應(yīng)變與振次之間的關(guān)系，用這種簡(jiǎn)單的模型來(lái)進(jìn)行殘余應(yīng)變與振次關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果的整理分析是可行的。由于軟土具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，在振次較少時(shí)，試樣以彈性變形為主，在達(dá)到一定振次之后會(huì)出現(xiàn)殘余應(yīng)變的突變，該模型對(duì)于突變點(diǎn)的反應(yīng)較不明顯。隨著振次的逐漸增多，殘余應(yīng)變的發(fā)展十分符合指數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律。

表2 50kPa動(dòng)應(yīng)力下各組擬合成果

表3 60kPa動(dòng)應(yīng)力下各組擬合成果

2.3 軟土震陷的計(jì)算

2.3.1 地震動(dòng)水平確定

地震荷載是一種隨機(jī)荷載，具有時(shí)域和頻域上的非平穩(wěn)性等特征。在計(jì)算中，通常將地震荷載按照一定的規(guī)則等效為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。對(duì)于天然土層在地震作用下因土體自重引起的剪應(yīng)力，采用Seed等（1966）提出的等效方法：

根據(jù)上述方法確定勘察場(chǎng)地鉆孔土層的豎向應(yīng)力。動(dòng)應(yīng)力簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)次數(shù)采用Seed等（1966）提出的與震級(jí)相對(duì)應(yīng)的等效破壞振次來(lái)確定。歷史上在天津地區(qū)引發(fā)較大震陷的地震為1976年7月28日發(fā)生的唐山大地震，震級(jí)為7.8級(jí)。根據(jù)表4選取20次和30次為震陷計(jì)算的等效振次。

表4 不同震級(jí)下等效振動(dòng)次數(shù)

2.3.2 殘余應(yīng)變確定

根據(jù)對(duì)天津?yàn)I海地區(qū)軟土的動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果，得到其在7.5級(jí)和8級(jí)地震作用下的殘余應(yīng)變，如表5所示。

表5 天津地區(qū)軟土殘余應(yīng)變

2.3.3 土層震前模量

鑒于淤泥質(zhì)軟土的變形表現(xiàn)為明顯的非線性，故震前土層的模量采用鄧肯模型來(lái)表示。根據(jù)土的三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)及土層埋藏情況，鉆孔土層的震前模量如表6所示。

表6 土層震前模量

2.3.4 土層震后模量

震后模量的計(jì)算基于模量軟化模型（郁壽松等，1989），該模型中土的剛度由i和p兩部分組成：

在計(jì)算時(shí)，用土的初始模量i和擬割線模量p代替剛度i和p，得到振動(dòng)后土的軟化模量：

表7 土層震后模量

需要說(shuō)明的是，為考慮淤泥質(zhì)軟土的非線性變形特性，本文中震前土層的模量采用鄧肯模型來(lái)表示，若工程中不具備試驗(yàn)條件，可用壓縮模量代替。

2.4 震陷量修正系數(shù)

根據(jù)上述方法，計(jì)算出該鉆孔在7.5級(jí)和8級(jí)地震影響下地面峰值加速度為0.4g時(shí)自由地面的沉降量分別為4.9cm和12.9cm，具體計(jì)算結(jié)果如表8所示。

表8 地震影響下自由地表震陷

對(duì)于不考慮模量軟化的自由場(chǎng)地沉降值，可得到該鉆孔處自由場(chǎng)地的沉降量20cm，具體計(jì)算結(jié)果如表9所示。

表9 不考慮模量軟化的自由場(chǎng)地沉降量

根據(jù)震陷量修正系數(shù)定義可得出，在7.5級(jí)地震作用下的震陷量大約是不考慮模量軟化時(shí)的四分之一，在8級(jí)地震作用下的震陷量大約是不考慮模量軟化時(shí)的二分之一。采用相同方法計(jì)算得到了地面峰值加速度為0.25g時(shí)自由場(chǎng)地震陷量修正系數(shù)，經(jīng)估算天津?yàn)I海地區(qū)自由場(chǎng)地軟土震陷量修正系數(shù)如表10所示。

表10 天津?yàn)I海地區(qū)自由場(chǎng)地軟土震陷量修正系數(shù)

需要說(shuō)明的是，由于在求殘余應(yīng)變勢(shì)時(shí)，動(dòng)應(yīng)力加載的振次采用Seed等（1966）提出的與震級(jí)相對(duì)應(yīng)的等效破壞振次來(lái)確定，因此上述表格給出的是震陷修正系數(shù)與震級(jí)的關(guān)系。我國(guó)抗震設(shè)防是以烈度形式給出，因此本表要結(jié)合該地區(qū)地震安全性評(píng)價(jià)中潛在地震危險(xiǎn)震級(jí)和設(shè)防烈度聯(lián)合使用，通過(guò)潛在地震危險(xiǎn)震級(jí)分析獲得該地區(qū)可能遭受的震級(jí)，也可通過(guò)歷史地震的影響確定震級(jí)，設(shè)防烈度為Ⅷ度的地區(qū)選用0.25g，Ⅸ度區(qū)選用0.4g，從而確定震陷修正系數(shù)。

3 震害實(shí)例對(duì)比

1976年唐山大地震中，天津?yàn)I海地區(qū)的地基普遍產(chǎn)生了不同程度的震陷，其中天津新港地區(qū)望海樓住宅區(qū)和建港村住宅區(qū)的震陷現(xiàn)象尤為明顯。這些震陷事例對(duì)于回答軟土遭受振動(dòng)能否構(gòu)成震陷，以及確定軟粘土地基形成的條件和檢驗(yàn)估算地基震陷的方法，提供了豐富而寶貴的資料。塘沽望海樓建筑群主要建筑為3、4層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，基礎(chǔ)形式為片筏，埋深0.6m，基底附加壓力44kPa，觀測(cè)沉降量17—22cm（劉恢先，1986）。1978年唐山7.8級(jí)地震中，天津塘沽地區(qū)烈度達(dá)到Ⅷ度，地面加速度峰值0.25g。

根據(jù)不考慮模量軟化的簡(jiǎn)化算法，計(jì)算出的震陷量15.2cm。根據(jù)上文提出的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，該地區(qū)修正系數(shù)取0.6，則該地區(qū)自由地表震陷量約為9.1cm。由于本計(jì)算只考慮自由場(chǎng)地的震陷量，故對(duì)望海樓地區(qū)地表震陷量的估算小于唐山地震中的實(shí)際震陷量。通過(guò)對(duì)比結(jié)果分析如下：

（1）根據(jù)震害觀測(cè)資料，塘沽新港地區(qū)的自然地面的震陷值約為8cm，北塘食品庫(kù)震后樁頭出露地表約12cm，與本經(jīng)驗(yàn)系數(shù)估算結(jié)果吻合較好。

（2）根據(jù)震害調(diào)查和觀測(cè)結(jié)果可知實(shí)際地震作用下地面的震陷是不均勻的，本方法計(jì)算所得的是一個(gè)鉆孔震陷結(jié)果，因此本估算方法只能代表在一定情況下的平均值。

（3）本計(jì)算方法避免了在殘余應(yīng)變確定過(guò)程中所需進(jìn)行的大量試驗(yàn)以及復(fù)雜的有限元計(jì)算，只需簡(jiǎn)單計(jì)算就可以對(duì)場(chǎng)地的震陷量進(jìn)行初步的估算，方便快捷。

（4）本方法存在比較多的假設(shè)條件，所給出經(jīng)驗(yàn)系數(shù)僅是在特定情況下的自由地面震陷估計(jì)值。今后應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)地類型、建筑物結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式進(jìn)行分類，系統(tǒng)地給出震陷量估算的參考公式，形成科學(xué)的震陷量估算評(píng)價(jià)體系。

4 結(jié)論及討論

本文在前人工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)典型軟土的靜、動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，分析了軟土殘余應(yīng)變的變化規(guī)律，提出了結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的軟土震陷估算方法，并利用1976年唐山7.8級(jí)地震中天津塘沽地區(qū)軟土震陷觀測(cè)資料對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，本方法對(duì)于自由地表震陷量的估算是可行的，對(duì)于中小工程中軟土震陷量的估算具有一定的參考價(jià)值。本文提出的震陷量修正系數(shù)省去了動(dòng)三軸試驗(yàn)繁瑣的操作，減少了相關(guān)的工作量，簡(jiǎn)化了軟土震陷震陷量的計(jì)算方法，易被一般工程技術(shù)人員掌握。

本文基于軟土的靜、動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有軟土計(jì)算方法中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了初步的研究。由于作者水平和時(shí)間的限制，還有大量問(wèn)題有待于進(jìn)一步的研究。本文的震陷試驗(yàn)是在等壓固結(jié)的條件下進(jìn)行的，對(duì)于殘余應(yīng)變的變化規(guī)律僅做了定性的研究，因此有必要再通過(guò)大量試驗(yàn)，確定出殘余應(yīng)變隨動(dòng)力條件變化的經(jīng)驗(yàn)公式以及其參數(shù)與土樣物理?xiàng)l件之間的關(guān)系；試驗(yàn)中動(dòng)荷載是依據(jù)Seed等（1966）提出的等效方法簡(jiǎn)化而來(lái)，然而研究表明動(dòng)荷載的加載方式對(duì)土的震陷量有較大的影響，有必要提出一種更加適用的等效方法；動(dòng)三軸試驗(yàn)確定的僅僅是土單元的相關(guān)參數(shù)，而尺度效應(yīng)對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果有較大的影響，因此應(yīng)進(jìn)行一些模型試驗(yàn)，如離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)等，來(lái)更好的模擬土的原位應(yīng)力狀態(tài)；本文僅是用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的方法對(duì)天津軟土震陷計(jì)算進(jìn)行了初步研究，未能真實(shí)反映出其物理機(jī)制，下一步研究應(yīng)從其震陷機(jī)理入手，提出更能反映真實(shí)情況的震陷計(jì)算方法；本文給出的震陷修正系數(shù)表是基于震陷修正系數(shù)與震級(jí)的關(guān)系，不能很好地與我國(guó)的抗震設(shè)防烈度相對(duì)應(yīng)，應(yīng)用時(shí)需要確定影響震級(jí)，使用時(shí)仍有不便，應(yīng)通過(guò)進(jìn)一步研究給出與我國(guó)抗震設(shè)防烈度相對(duì)應(yīng)的震陷修正系數(shù)表。

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Study of Simplified Calculation Method for Seismic Settlement of Soft Soil Based on Triaxial Test

Li Ping1), Tian Zhaoyang2), Xiao Ruijie1)and Zhang Yudong1)

1) Institute of Disaster Prevention, Beijing 101601, China 2) Shandong Earthquake Administration, Ji'nan 250014, China

Based on the static and dynamic mechanical test of soft soil in Tianjin, we analyzed change law of residual strain of soft soil. The estimation method based on static algorithm and empirical coefficient is developed to compute the seismic settlement of soft soil. By comparing the calculated results with the measured data in the 1976 Tangshan earthquake, we proved that this method is feasible. It can be used to estimate the seismic settlement of soft soil in small and middle scale engineering project.

Soft soil；Dynamic triaxial test；Residual stain；Calculation method

1基金項(xiàng)目 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(xiàng)資金青年項(xiàng)目（ZY20140206）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(xiàng)資金創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（ZY20160105）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51508096）

2016-03-16

李平，男，生于1981年。副教授。主要從事巖土工程抗震方面的研究。E-mail：chinaliping1981@126.com

李平，田兆陽(yáng)，肖瑞杰，張宇東，2017．基于三軸試驗(yàn)的軟土震陷簡(jiǎn)化計(jì)算方法研究．震災(zāi)防御技術(shù)，12（1）：145—156． doi：10.11899/zzfy20170115