四川盆地场地土动力学参数统计研究.pdf

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1、第3期(总第152期)四川地震No．32014年9月EARTHQUAKERESEARCHINSICHUANSept．2014四川盆地场地土动力学参数统计研究史丙新，周荣军(四川省地震局，四川成都610041)摘要：四川盆地地震构造环境相对稳定，主要遭受近场中强地震和外围大地震的影响。盆地内第四系主要为河流相的砂卵石层夹粘土、粉土层，分布于成都平原及盆地内外河流两岸。这种地层在土层地震反应计算时往往产生一个峰值，具有显著的放大作用。本文收集共计123组土动力学参数的实验资料，统计分析了淤泥质土、粉质

2、粘土、粘土、粉土、细砂和全风化泥岩等6种土类实测土动力学参数，给出了它们在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比的统计值。并且将统计值和“94'’规范值与袁晓铭推荐值进行了对比分析，结果表明在盆地内使用规范值和推荐值会对工程的抗震设防产生不利影响。该研究成果对盆地内各类工程建设的工程场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值。关键词：场地土；土动力学参数；四川盆地；动剪切模量比；阻尼比中图分类号：TU411．8文献标识码：B文章编号：1001—8115(2014)03—0001—05DOI：10．1

3、3716／j．cnki．1001—8115．20l4．03．001土动力学参数动剪切模量比和阻尼比是土体本构关系的一种反映，也是土层地震反应计算的基础数据。参数的选取对计算结果有着重要的影响。陈国兴等人研究发现]，在1985年的墨西哥地震中，只有采用该地特殊的高塑性软土的动力学参数才能得到与实际震害一致的结果。台湾罗东核电厂的盲测结果也表明，等效线性化土层地震反应分析方法的关键条件之一便是土动力学参数的选择J。然而，土动力学参数的影响因素众多，跟试验仪器、土的地质年代、胶结程度、孔隙比、塑性指数、

4、初始有效固结应力以及荷载往返作用次数等等都有很大关系．9J。为避免试验结果的离散性过大，也为了工程应用的方便，往往对一定区域内的试验结果进行统计研究，以便于工程上的运用J。’”。统计区域内应具有大致类似的构造背景和沉积环境。四川盆地囊括四川中东部和重庆大部，是川渝的主体区域，盆地内人口稠密，经济发达。盆地状若菱形，长边呈北东一南西向，周围高山环绕。根据沉积建造、变形强弱以及断裂带的分布，可将四川盆地分为成都断陷、川中台拱和川东陷褶束三级大地构造单元。成都断陷第四纪以来一直处于比较稳定的沉降状态，第

5、四系地层广泛分布；川中台拱地层近水平，变形微弱，以鼻状或短穹隆状背斜构造为特点，地表几乎未见断裂构造，地震活动不显著；川东陷褶束变形稍强，以狭长的背斜和宽缓的向斜大致等距平行展布为特点，地表断裂与背斜构造具有伴生现象，且大多断于背斜的轴部或陡翼，主要受中强震的影响¨¨。后两者第四系呈零星状分布于河流两岸，但往往也是人口的集中分布区。总体上看，四川盆地内部断裂规模较小，活动性较弱，但周边伴随着青藏高原持续抬升和高原物质向东蠕散的影响，断裂发育，地震活动频繁。盆地内在第四纪以来沉积的地层在土层地震反应

6、计算中往往会产生一个峰值，具有显著的放大作用u，oJ。本文收集了四川盆地内的123组实测的土动力学参数实验数据(取样位置参见图1)，涉及淤泥质土、粉质粘土、粘土、粉土、细砂和全风化泥岩等6种土类。按不同土类和不同埋深进行了统计分析，给出了该区各类土的动力学参数统计值。1资料与数据本文收集的123组的动三轴试验数据来自于四川盆地内重大工程项目的实测数据。试验单位分别为四川大学、成都理工大学以及中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所(以下称山地所)等多家实验室。四川大学采用的是国产的DZ78—1型电

7、磁力式振动三轴仪或美国产MTS815FlexTestGT岩石力学试验系收稿日期：2013一l1—26作者简介：史丙新(1983一)，男，河南省南阳市人，工程师，主要从事工程地震方面研究2014年9月史丙新，等：四川盆地场地土动力学参数统计研究·3·嘲蠡蒋，D删辎钕臀，。筮删蜷臀．，。蕾棚蒋．b=孽剪应变，r剪应变y图2淤泥质土原始数据点与拟合曲线剪应变Y剪应变政盛图3粉醴质粘土原始数据点与拟合丑曲线盟嘤盛剪应变l，图4粘土原始数据点与拟合曲线剪应变】，剪应变y图5粉土原始数据点与拟合曲线0．160

8、．120．O80．04O．O0剪应变y剪应变Y图6细砂原始数据点与拟合曲线3统计结果的对比分析目前，可以应用在该区的土动力学参数值有如下三种：一是中国地震局1994年颁布的行业规范DB001—94《工程场地地震安全性评价工作规范》中给出的常规土类剪切模量比和阻尼比的典型值(以下称“规范值”)；--是袁晓铭2000年利用改进的共振柱仪对来自北京、上海等全国十几个地区的常规土类进行大量试验而得出的推荐值(以下称“推荐值”)；三是本文统计值，上述三者之间是有差异的。图8～9以粉质粘土和·