r - The Hong Kong Polytechnic University

上 式 表 明 , 尽 管 不 同 砂 土 的 CRR-V s 相 关 性 曲 线 不 同 , 但 在 统 计 意 义 上 可 以 得 到 砂 土 抗 液 化 强
度 与 其 剪 切 波 速 4 次 方 成 正 比 的 结 论 。 因 此 , 采 用 式 (9) 和 下 限 (lower-bound) 参 数 , 可 对 各 种 场 地
[26]
液 化 可 能 性 作 相 对 保 守 判 别 。 图 7 给 出 了 全 球 地 震 现 场 数 据 库 与 上 述 典 型 CRR-V s 相 关 性 曲 线 的
比 较 。Zhou & Chen (2007) 提 出 的 下 界 线 能 很 好 的 区 分 现 场 震 害 液 化 和 非 液 化 数 据 , 但 Andrus &
Stokoe (2000) 曲 线 却 在 强 震 区 (CSR>0.3) 和 高 波 速 段 (V s1 >200 m/s) 重 叠 区 域 内 误 判 了 大 部 分 液
化 数 据 。 而 基 于 循 环 剪 应 变 的 方 法 , 尤 其 是 基 于 “ 门 槛 剪 应 变 ” 概 念 的 Dobry( 或 汪 闻 韶 ) 方 法 显
[27]
然 是 很 保 守 的 。 相 比 之 下 , 基 于 初 始 液 化 标 准 下 “ 临 界 剪 应 变 ” 概 念 的 石 兆 吉 方 法 在 V s1 =100-200
m/s 的 区 段 能 较 好 判 别 现 场 数 据 , 但 在 高 波 速 阶 段 仍 然 是 相 当 保 守 的 。
抗 液 化 强 度 CSR or CRR
四 、 相 关 讨 论
0.6
0.4
0.2
全 球 地 震 数 据
Kayen et al. (2004)
液 化
非 液 化
M w
= 7.5
σ' v
=100 kPa
Andrus & Stokoe
(2000)
石 兆 吉 等
(1993)
汪 闻 韶 (1984)
0.0
Dobry et al. (1980)
0 100 200 300
修 正 剪 切 波 速 , V s1
(m/s)
Zhou & Chen
(2007)
图 7 典 型 CRR-V s1 曲 线 在 全 球 (CSR, V s1 ) 数 据 库 中 的 表 现
从 物 理 意 义 上 看 , 剪 切 波 速 V s0 反 映 了 土 体 的 初 始 刚 度 或 初 始 剪 切 模 量 G max0 。 初 始 剪 切 模 量 越
大 , 在 相 同 剪 应 力 幅 τ d 作 用 下 的 变 形 越 小 , 其 体 变 和 液 化 发 展 越 慢 , 因 此 砂 土 CRR-V s 相 关 性 曲 线
随 剪 切 波 速 增 长 的 整 体 趋 势 都 是 一 致 的 。 但 砂 土 液 化 灾 变 过 程 还 受 到 其 他 因 素 的 制 约 , 例 如 颗 粒 级
配 、 细 粒 / 粗 粒 含 量 、 颗 粒 间 胶 结 程 度 等 土 体 结 构 性 因 素 影 响 , 导 致 其 剪 切 波 速 和 CRR 定 量 变 化 规
[28,
律 存 在 差 异 , 因 砂 土 CRR-V s 曲 线 应 该 与 土 类 相 关 29] 。 具 体 可 从 以 下 几 方 面 来 看 :
首 先 , 颗 粒 级 配 对 砂 土 剪 切 波 速 和 抗 液 化 强 度 都 存 在 显 著 影 响 [30] , 因 此 对 于 典 型 砂 土 仍 然 有 必
要 进 一 步 研 究 诸 如 粒 径 和 级 配 参 数 对 CRR-V s 相 关 性 的 影 响 规 律 。 同 时 , 对 于 目 前 备 受 关 注 的 含 细
粒 砂 土 液 化 问 题 , 目 前 基 本 上 以 洁 净 砂 土 液 化 判 别 式 为 基 础 , 进 一 步 考 虑 细 粒 含 量 影 响 得 到 经 验 判
别 公 式 或 相 关 性 曲 线 ( 如 图 1)。 对 于 细 粒 含 量 较 少 的 砂 土 , 尤 其 是 含 粉 粒 砂 土 , 这 种 方 法 具 有 一 定
的 可 靠 性 。 然 而 ,Chu et al. [31] 对 1999 年 台 湾 地 区 集 集 地 震 现 场 液 化 数 据 研 究 后 发 现 , 图 1 的 判 别
曲 线 严 重 低 估 了 含 粘 粒 砂 土 的 抗 液 化 强 度 , 表 明 仅 用 细 粒 含 量 指 标 无 法 可 靠 评 价 其 抗 液 化 强 度 。 后
续 研 究 表 明 , 含 细 粒 砂 土 抗 液 化 强 度 随 细 粒 含 量 的 增 加 不 是 单 调 变 化 的 , 存 在 使 抗 液 化 强 度 最 低 的
临 界 细 粒 含 量 (20-40% 之 间 )。 这 对 提 出 合 理 的 CRR-V s 相 关 性 曲 线 提 出 了 新 的 挑 战 , 尤 其 对 含 粘 粒
[
砂 土 需 要 更 深 入 的 研 究 32, 33] 。 另 外 , 实 际 震 害 经 验 表 明 , 含 粗 粒 的 砂 土 ( 如 砂 砾 土 ) 也 存 在 液 化 可
能 性 [34] , 在 这 一 方 面 已 有 一 定 的 研 究 [35] , 但 建 立 可 靠 的 砂 砾 土 剪 切 波 速 判 别 法 有 待 于 更 多 的 现 场 调
查 数 据 和 进 一 步 的 大 尺 寸 三 轴 试 验 , 以 及 理 论 上 的 深 入 认 识 。 另 外 , 砂 土 的 胶 结 效 应 也 对 其 刚 度 和
强 度 特 性 有 显 著 影 响 [36] , 也 值 得 深 入 研 究 。
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