地震与地震砂土液化试验2011-11-7日投稿

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1、有限边界的地震砂土液化模拟试验——震旦石窟地震作为一个自然现象，人们对其的感知，虽然已有数千年的历史。但其具大的破坏力、不可预见的随机性、突发性，使地震成为人类历史上，最神密、最复杂、最难解的课题之一。因此；积极模拟地震、模拟地震对地面建筑结构体的破坏，模拟地震砂土液化现象，是了解地震、了解地震灾害的有效方法之一。自20世纪60年代，人们开始模拟地震，建立地震模拟振动台系统。并由最初的“简单的单向运动向复杂的三向六个自由度发展，试验的内容也由砌体结构模型试验、框架结构模型试验、筒体结构模型试验向桥梁结构模型试验、具有隔震和减震装置的结构模型试验、结构

2、与地基共同工作的模型试验等新的领域发展”［1］朗读显示对应的拉丁字符的拼音经过几十年的应用实践，已经证明了“振动台模型试验是目前所有试验方法中最为直接的试验方法，是评估新型结构、超限结构以及具有隔震、减震装置结构等抗震性能的重要手段”［2］。可以说；人们通过摸拟地震震动试验，在面对地震的动力性破坏方面、已经建立起足够的信心和应对手段。在大地震、特大地震的现场，人们可以发现、一些未丧失安全、使用功能的建筑存在。可以看到一些建筑，既便是因地震、脱离了地基，可以被水冲击、搬运迁移，但还是能够保持其整体结构的完整。我想；这些都应归功于地震模拟振动台的出现。如

3、：“2007年9月27日，在目前世界上最大的模拟地震振动台（日本E–Defense）上进行了足尺钢框架振动台试验。由日本、美国、中国、新西兰、意大利和英国等多个国家共47个队伍参加，代表了工程抗震结构非线性领域的最新研究和应用水平。该比赛要求对一足尺钢框架结构进行振动台试验预测性分析，提交分析结果包括结构各种地震反应及倒塌时间并与振动台试验结果进行对比，以结果的准确性作为评判的标准”［3］。本次比赛，韩小雷教授代表我国参加，并荣获3D科研组第三名。不可否认，对于这些地面建筑上的破坏模拟，已经达到了日臻完善自如的境地。那么；对于地下的模拟、松散层、砂土

4、层的模拟，缺憾和不足，一直存在。如：“由于所涉及问题的复杂性和认识上的不足，以及现有连续介质力学原理处理粒散土材料力学问题上的差异，使得现有的研究成果和反应分析原理尚存在许多不足”［4］。对砂土液化后的大变形或宏观液化导致“饱水砂土地基在地震液化后强度极度降低，在建筑物荷载或土体自重作用下，地表出现大的垂直向或侧向变形的现象，它会使液化区的各种地下结构、生命线工程产生巨大的破坏”［5］的认识还不全面。针对这些缺憾和不足，笔者进行了一些尝试；尽可能的用最直接、最有效的方法，营造一个现实、直观的砂土震动液化现象；并试图通过砂土震动液化现象，了解、认识地震

5、液化产生的机理、特征、和危害。经过一系列的试验，笔者似乎找到了能够模拟地震、模拟地震砂土液化的试验方法。通过这个方法，可以直观地给人们演示地震、地震砂土液化的现象和特征。能摸拟地表建筑构筑物的震动现象，可能成为人们认识地震、了解地震砂土液化的新方法。对砂土液化理论抗震，防震、可能产生极积的影响。1．地震、砂土液化模拟试验的设计思路与工作原理1.1模拟试验装置的设计思路通过对地震、地震砂土液化的应力、动力来源，与砂土液化现象的分析认为：地震的应力、动力，来自于地球地壳深部；砂土的液化，是地震现象特征之一。地震的应力，从地下向地上传递、在地球深部向地表传

6、递的过程中，应力逐渐衰减，衰减的快慢、或多少、5因地层中岩土介质的不同，结构、构造的不同，差异较大。因此；在地表所发生的地震现象，也会各不相同。砂土液化，是砂土颗粒悬浮于水体之中，是砂土颗粒的自重应力减小的过程，原因主要是地下水、孔隙水压的突然升高，既孔隙水动水压大于砂土颗粒的自重应力。在营造砂土液化的过程中，首先对地球物质体进行分析。认为：地球、地层中的物质组成：大至概括有固态颗粒、岩土体，也有液态的孔隙水和气态的孔隙气；地震、地震砂土液化，就是在这三种物质体中产生，它们即是应力传递的媒介，也是应力、变形破坏的主体。它们如果在持续的动力状态下，都有

7、可能造成砂土的震动液化。通过对这三种不同状态物质体的应力传递试验。并经过一系列的试验比较，找到了较为理想的模拟地震，模拟地震砂土液化的试验方法。这个方法，可以模拟人们目前常见的地震、地震砂土液化现象和特征。如砂土液化、喷砂冒水、地裂缝、地震边坡坍塌、地震引起的地表建筑的塌陷、晃动等。1.2模拟试验装置的工作原理假设；地球内部有非固体物质的高压孔隙气空间，有于高压孔隙气密度较小，因此常常位移运动至应力相对较小的薄弱部位，即相似于鸡蛋中的气室，随着地球的运动、内部构造的运动而运动。形成气态动力源，如火山爆发、岩浆活动、出露等，一些构造运动也能造成处于静态

8、的孔隙气运动，这些都可能成为地震砂土液化的动力来源。地震应力过程不仅是固体物质的运动位移，同时也有孔隙气的运