英语原文共 13 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
地震液化势评价技术研究现状
W.D. Liam Finn
基础地球动力学Anabuki主席，香川大学，高松，761-0396 日本
2001年8月31日接收；2001年9月1日录用
摘要：地震作用下饱和砂土和淤泥液化发生的可能性评价技术是为工程实践中最普遍的水平地面条件提出的。介绍了基于各种贯入试验数据和原位剪切波速的最新液化评估图。所有这些标准图是基于水平地面，地震矩震级Mw=7.5，有效围压为100 kPa的情况的。提出了最新的修正因子需要在适用于其他震级和围压的图表上进行分析，并进行严格审查。copy; 2002Elsevier科技有限公司。保留所有版权。
关键词：地震液化；液化图；覆岩压力；细粒含量；地震震级修正
1 介绍
美国国家研究理事会的一个委员会于1985年审查了评估液化发生可能性的最先进的情况。这个委员会的报告成为北美实践工程师的标准参考。十年后，美国国家地震工程研究中心（NCEER）在布法罗大学发起了另一项审查。其作者是这两个委员会的成员。NSF报告是一份范围广泛的文件，涉及液化的许多方面，其中的大部分在今天仍然是相关运用的。NCEER委员会将自己定位于评估在水平或接近水平地面液化可能性的基本问题，即采用原位试验来表征液化阻力和采用Seed和Idriss简化方法来表征地震的持续时间和烈度。NCEER委员会在1997年发表了一份报告，但是继续重新评估现有的技术水平。重新评估导致了建议的一些变化，并以一份文件的形式提出了一份简要报告，委员会的最终建议由委员会联合主席Youd和Idriss在2001年发表。他们的论文定义了评估液化可能性的现有技术状况，其取代了NSF报告成为北美实践的标准参考。
在水平地面上控制饱和无粘性土液化的主要因素是地震的烈度和持续时间，以及控制抗剪强度的土壤密度和有效围压。在工程实践中，通常使用液化评估图对液化可能性进行评估，其中土壤原位密度可以通过标准贯入阻力（SPT）打击计数N，锥入度试验（CPT）贯入阻力qc，贝克尔贯入测试（BPT）打击计数NBC，或原位剪切波速度Vs。液化图是基于在地震矩震级Mw=7.5时观测到的液化事件。震级是预期震动持续时间的一个指标。例如，如果震级为7.5级，预计将出现15个周期的有效压力。地震发生的强度通常由有效平均周期应力比CSR表示，根据由Seed和Idriss在1971年提出的式(1)计算，
(1)
其中，amax为地震产生的地表峰值水平加速度，g为重力加速度，tau;av为地震产生的的平均周期性剪切应力，sigma;vo和sigma;rsquo;vo分别为总体和有效垂直覆盖层应力，rd是应力降低系数。后面的系数为土壤剖面的灵活性提供了近似的修正。NCEER委员会建议由Liao和Whitman开发的以下公式计算rd的平均值。
(2a)
(2b)
日本使用的rd的近似表达式是
(3)
其中z为在计算应力位置处以米为单位的表面以下的深度。该公式限于z =25m。
2 SPT液化评估图
Seed和他的同事根据许多地震事件的现场数据建立了在地震震级Mw = 7.5时引起液化的SPT，N和循环应力比之间的相关性（图2.1）。根据观察到的地表特征，如沙子的沸腾和地面的横向扩展，该处被认为是液化的。
Seed等人绘制了一条从非液化地点分离液化的曲线。他们指出，这条曲线对应于含5%或更少细粒含量（FC）的砂岩的临界阻力应力比CRR。他们还指出，与具有相同(N1)60的干净砂岩相比，粉砂岩的CRR有所增加，其增加取决于FC值。
CRR的这些增加和对于FC=35%和FC=15%的另外两个CRR曲线相近似。这些临界CRR曲线也如图2.1所示。所有没有被现场数据充分验证的曲线都显示为虚线。FCle;5%的干净砂土原始Seed曲线通过原点对齐。NCEER委员会审查了现有数据后，提出了对FCle;5%的Seed曲线进行修改。由CRR曲线的较低虚线部分所示的修改与在(N1)60=10曲线处的原始Seed曲线相切，并且在tau;/sigma;rsquo;o=0.05的应力比下切割垂直CSR轴。
每个地点最初是由N值和使用公式（1）计算的地震的CSR表征的。然而，为了比较一个地区和另一个地区的地面条件，有必要将测得的贯入值标准化为标准的驱动能量和有效的上覆压力。Seed将SPT标准化为锤的自由落体势能的
图2.1 基于SPT的液化评估图
60％的能量水平和100 kPa（标称1 tsf）的有效上覆压力。因此，图2.1所示场地响应数据的现场条件由标准化的SPT(N)值(N1)60表征。
NCEER委员会建议在每个SPT使用地点频繁测量锤击能量。如果不这样的话，则可以使用来自Seed等人的表3.1中的数据对能量等级进行修正。
一个常用的对于关于测量N值时有效覆盖层压力的影响的修正因素CN，是由Liao和Whitman提出的，
(4)
其中，sigma;rsquo;vo以与大气压力Pa相同的单位来表示。然后，在sigma;rsquo;vo值处的(N)60修正为(N1)60，即在100kPa下通过下式修正为(N)60
(5)
NCEER委员会建议CN的上限值取为1.7。
3 NCEER对细粒含量的修正
Idriss和Seed开发了由Youd和Idriss给出的FC的用于CRR修正的可选择的被NCEER委员会采用了的方法。将(N1)60换算为干净砂当量(N1)60-CS的修正如下：
|
表3.1 不同SPT程序的能量比 |
||||
|
国家 |
锤的类型 |
锤的释放方式 |
预计棒能量（％） |
相对60％棒能量的修正系数 |
|
日本a |
圆环 |
自由落体 |
78 |
78/60=1.30 |
|
圆环 |
用绳子和滑轮特殊投掷释放 |
67 |
67/60=1.12 |
|
|
美国 |
安全 |
绳子和滑轮 |
60 |
60/60=1.00 |
|
圆环b |
绳子和滑轮 |
45 |
45/60=0.75 |
|
|
阿根廷 |
圆环 |
绳子和滑轮 |
45 |
45/60=0.75 |
|
中国 |
圆环 |
自由落体c |
60 |
60/60=1.00 |
|
圆环 |
绳子和滑轮 |
50 |
50/60=0.83 |
|
|
a 日本的SPT结果对钻孔直径和频率的影响有额外的修正。 |
||||
|
b 目前美国的普遍方法。 |
||||
|
c Pilcon型锤的能量比约为60％。 |
||||
(6a)
(6b)
(6c)
(6d)
(6e)
(6f)
(6g)
这些方程给出了在FC=35%时与图2.1中Seed等人曲线等基本相同的曲线，但是FC=15%时的曲线绘制在原始Seed等人曲线的右侧。
4 震级比例系数Km
从图2.1中标准规范化的图表中得到的对于地震震级为M=7.5时的CRR，按比例因子Km，根据下述方程式对其他震级进行缩放
CRRM = Kmtimes;CRR7.5 (7)
由Seed和Idriss提出的比例系数在实践中已被广泛地使用。Ambraseys在现场数据的广泛相关性研究的基础上提出，对于M gt; 7.5的地震，应将高的比例系数分配给震级Mle;7.5和更低的系数。在审查了自1982年以来积累的庞大数据库的研究之后，NCEER委员会得出了类似的结论。委员会发现了五套不同的可接受的建议比例系数，并留给了工程师自己来进行选择。表4.1显示了Idriss开发的缩放系数，一同显示有原始Seed和Idriss系数以及Ambraseys提出的系数。Idriss系数也可以通过下述等式来计算
Km = 102.24 / M2.56 (8)
这些系数是关于所有建议系数的一个下限值，因此代表了对当前实践状况的更为谨慎的调整。
|
表4.1 各种震级比例因子 |
|||
|
震级(M) |
Seed and Idriss (1982) |
Idriss (1995) |
Ambraseys (1988) |
|
5.5 |
1.43 |
2.20 |
2.86 |
|
6.0 |
1.32 |
1.76 |
2.20 |
|
6.5 |
1.19 |
1.44 |
1.69 |
|
7.0 |
1.08 |
1.19 |
1.30 |
|
7.5 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
|
8.0 |
0.94 |
0.84 |
0.67 |
|
8.5 |
0.89 |
0.72 |
0.44 |
5 有效上覆压力比例系数Ksigma;
对于各向同性固结的饱和无粘性土壤样本的不排水循环三轴试验表明，抗液化的能力随着有效围压的增加而降低。因此，有必要使用修正系数Ksigma;对与围压作用下给定的(N1)60相对应的CRR进行修正。Ksigma;被定义为土壤在有效围压sigma;rsquo;v下的循环阻力比CRR值除以在sigma;rsquo;v = 100kPa时的CRR值。在这种情况下，CRR被定义为在15个周期内引起液化的循环应力比，这个有效周期数考虑到典型的M=7.5的地震。液化被定义为100％的孔隙水压力或5％的应变。
在实践中广泛使用的Ksigma;值取自Seed和Harder提出的Ksigma;和sigma;rsquo;
全文共12030字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[11041]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
