r - The Hong Kong Polytechnic University

等 (2000) [15] 在 试 验 中 都 发 现 , 预 剪 可 以 显 著 提 高 砂 土 的 波 速 和 抗 液 化 强 度 。Tokimatsu 研 究 进 一 步 证
实 , 若 试 样 预 剪 后 的 G max 与 相 对 密 度 都 达 到 现 场 测 试 值 , 则 土 样 抗 液 化 强 度 与 由 原 位 冻 结 法 得 到 的
高 质 量 原 状 土 抗 液 化 强 度 一 致 。 因 此 , 通 过 小 应 变 幅 的 先 期 振 动 控 制 土 样 初 始 剪 切 波 速 , 恢 复 土 样
的 结 构 性 , 为 根 据 现 场 剪 切 波 速 V s0 试 验 直 接 获 得 相 应 的 抗 液 化 强 度 提 供 了 有 效 手 段 。
[16-18]
另 一 方 面 , 大 量 基 于 重 塑 样 的 试 验 研 究 表 明 , 砂 土 剪 切 波 速 与 抗 液 化 强 度 有 良 好 的 相 关 性
( 如 图 5 和 图 6)。 因 此 , 即 使 无 法 获 得 高 质 量 的 原 状 试 样 , 只 要 在 室 内 用 不 同 相 对 密 度 重 塑 样 进 行
测 量 剪 切 波 速 的 液 化 试 验 , 建 立 一 种 砂 土 CRR-V s 相 关 性 曲 线 , 就 可 根 据 曲 线 确 定 对 应 于 现 场 原 位
波 速 V s 的 抗 液 化 强 度 CRR。 尽 管 都 是 基 于 重 塑 样 的 试 验 , 与 通 过 预 剪 恢 复 室 内 试 样 原 位 结 构 性 方
法 不 同 , 后 者 建 立 的 CRR-Vs 相 关 关 系 具 有 更 广 的 适 用 性 , 能 对 一 种 砂 土 在 不 同 结 构 状 态 和 应 力 条
件 下 的 抗 液 化 强 度 做 出 准 确 评 价 , 是 一 种 更 一 般 性 的 方 法 。
[17]
图 5 不 同 砂 土 CRR-V s 相 关 性 曲 线
[13]
图 6 归 一 化 剪 切 模 量 与 CRR 相 关 关 系
需 要 指 出 的 是 , 上 述 研 究 中 的 CRR-V s 相 关 性 都 是 基 于 大 量 试 验 统 计 分 析 得 到 的 , 缺 乏 理 论 指
导 。 而 且 , 很 多 研 究 中 进 行 循 环 液 化 试 验 的 土 样 与 测 量 剪 切 波 速 的 土 样 是 分 离 的 , 加 上 极 小 应 变 下
剪 切 波 速 ( 或 模 量 ) 测 试 技 术 手 段 的 限 制 , 影 响 了 CRR-V s 相 关 性 曲 线 的 定 量 准 确 性 。 近 年 来 发 展
起 来 的 压 电 弯 曲 元 等 无 损 测 量 技 术 , 可 安 装 在 室 内 仪 器 上 对 同 一 试 样 进 行 波 速 测 试 然 后 施 加 循 环 荷
载 直 至 液 化
[19-21] , 为 这 一 问 题 的 研 究 提 供 了 有 效 手 段 。 基 于 这 一 认 识 ,Chen et al. (2005) [22] 首 先 在 理
论 上 初 步 建 立 了 基 于 室 内 重 塑 砂 土 的 CRR-V s 理 论 相 关 关 系 。Zhou & Chen (2007) [23] 在 此 基 础 上 进 一
步 完 善 了 该 公 式 表 达 和 确 定 了 主 要 参 数 , 并 开 展 室 内 液 化 试 验 和 离 心 机 振 动 台 试 验 验 证 这 一 关 系 的
可 靠 性 。 其 相 关 性 公 式 在 室 内 试 验 条 件 下 的 表 达 为 :
CRR
tx
min
f / n
2
1 ⎡ ρV
⎤
s
= ⎢k ⎥
(8)
σ ′ ⎣ Fe ( ) ⎦
m
其 中 f 为 与 土 体 密 实 度 有 关 的 参 数 , 对 于 不 同 密 度 砂 土 取 值 在 0.6 到 1.0 之 间 ;n 为 Hardin 公 式 的
指 数 , 通 常 砂 土 取 n = 0.5。
上 述 推 导 表 明 , 对 不 同 的 砂 土 其 CRR tx -V s 相 关 性 不 唯 一 , 收 到 指 数 f/n 的 显 著 影 响 。 以 往 研 究
表 明 n 在 1/3 到 2/3 之 间 变 化 [24] , 假 设 f 从 0.6-1.0 变 化 , 则 f/n 从 0.9 变 化 至 3.0。 此 时 式 (8) 中 剪 切
波 速 指 数 (i.e., 2f/n) 将 在 1.8 到 6.0 之 间 变 化 , 这 也 是 与 很 多 试 验 研 究 发 现 一 致 的 [25] 。
将 式 (8) 经 过 适 当 转 换 到 现 场 条 件 后 , 并 采 用 n=0.5, 得 到 相 关 性 公 式 在 现 场 条 件 下 的 表 达 式 :
1 ⎡ k ρ ⎤
= ⎢ ⎥
⎣ ⎦
N
4
CRR rc
Vs
1
Pa
F( emin
)
2
(9)
其 中 Pa = 100 kPa, 为 参 考 应 力 。
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