土體永久變形與地震荷載特征關系研究

孟凡超

(中國地震局工程力學研究所，哈爾濱 150080)

土體永久變形與地震荷載特征關系研究

孟凡超

(中國地震局工程力學研究所，哈爾濱 150080)

近來的大地震一再表明，地震下軟弱土地基和土體的大變形是造成工程結構破壞的重要因素。地基基礎和土工結構抗震設計的指導思想也已從傳統的強度分析為主逐步向以變形控制為主的設計原則過渡，土體變形分析越來越受到重視。

土動力學和巖土工程抗震研究的基本課題之一是研究地震荷載與土動力響應之間的關系。而土體變形與地震動特征間關系的認識是其基礎，但目前二者關系的研究上明顯缺少兩方面的工作:一是對地震波的不對稱和不規則性特征的認識尚少;二是地震波的不對稱和不規則性對土變形響應影響的認識還不充分，分析方法也有不少缺欠。

本文對國內外相關研究進行了系統的總結和深入的分析，指出了主要缺陷和應努力的方向。在此基礎上，以實驗和實際記錄分析為主要手段，對地震荷載與土動力學性能關系中的幾個關鍵問題進行了研究，主要工作和成果如下:

(1)以飽和土-結構動力相互作用這一典型問題為出發點，借助正弦波輸入下小型振動臺和地震波輸入下大型振動臺試驗，建立了輸入波形、建筑物基底動應力、動孔隙水壓力、建筑物沉降和土體永久變形間的聯系，發現了它們之間的相互關系及其規律。

(2)提出了截斷比、峰值不對稱比、幅值不對稱比和作用次數不對稱比的概念，通過實際地震記錄的統計分析，給出了地震荷載峰值、幅值和作用次數不對稱性特征以及波序和荷載類型等不規則性特征的統計規律。

(3)提出了應變門檻值和有效荷載的概念，通過粘土和砂土兩種土類的一系列動三軸試驗，明確了地震荷載下土體變形響應的特征，揭示了粘土和砂土應變門檻值與有效荷載下限值的關系，提出了有效荷載的計算公式和推薦值。

(4)通過系統的動三軸試驗，研究了不規則地震荷載與定次數等幅荷載作用下土體變形間的相互關系，提出了一個估計地震荷載下土單元變形的簡化方法，給出了地震荷載和土性參數對修正系數的影響規律。

振動臺試驗;土體永久變形;截斷比;不對稱性特征;有效荷載;應變門檻值;修正系數

TU435;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.01.019