[工學(xué)]粘土的一個(gè)循環(huán)粘彈性-粘塑性本構(gòu)模型以及他在成層土液化分析中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-09-13 01:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 記錄到的前震主震余震的地震加速度反算得到的。粘土中的剪切波速在主震時(shí)很小，是因?yàn)橹髡饡r(shí)超空隙水壓力升高造成的。 在本文的分析中，第一剪切模量G1是由表5中列出的Vs計(jì)算得到的，在液化分析中假定G1依賴(lài)于有效應(yīng)力，如下： 其中（G1）i是G1的初始值，由Vs計(jì)算得到；σm39。和σm039。分別是有限應(yīng)力的現(xiàn)有值和初始值 圖15給出了記錄到的港島地表處和地下83米處水平向地震加速度的南北向分量。 圖16給出了港島三個(gè)不同深度處主震時(shí)記錄到的地震加速度時(shí)程和模擬的地震加速度時(shí)程。數(shù)值模擬的本構(gòu)模型分別為EVP模型和VEVP模型，其中在VEVP模型中，103Kpa。在16（b）圖中的P點(diǎn)處記錄到的地震加速度認(rèn)為是錯(cuò)誤的，這是因?yàn)閺?qiáng)烈的地震使地震檢波器受到損壞。由圖可知兩種模型總體上都較好的反應(yīng)了土體加速度特征。 圖17在一張圖上同時(shí)繪出了兩種模型的加速度時(shí)程，可以發(fā)現(xiàn)在粘土層上面的那層砂土中，兩者有較大差別，這是因?yàn)閂EVP模型可以更好的再現(xiàn)粘土在低應(yīng)變時(shí)的土體特征。表6給出了地下16米處兩種模型不同時(shí)間點(diǎn)的土體加速度值。 圖18描繪了港島地震反應(yīng)的最大值， 1）每一個(gè)模型都較好的描述了地下16米處第二次記錄到的峰值加速度，前面已經(jīng)提到了，第一次記錄到的值（圖16P點(diǎn)）可信度不高。 2）；根據(jù)神戶(hù)發(fā)展局的報(bào)告，隨著距離濱水區(qū)距離的增加，在內(nèi)陸地區(qū)該值為3～40cm，兩種模型得到的結(jié)果與此基本一致。 3）圖c和圖d給出了應(yīng)力和應(yīng)變隨深度的變化情況，大剪應(yīng)變出現(xiàn)在開(kāi)墾的砂土層處，而粘土層處的剪應(yīng)變只有1%。 圖19顯示了不同深度處的超空隙水壓力。圖20顯示了超空隙水壓的時(shí)程特征。通過(guò)數(shù)值分析發(fā)現(xiàn)，港島的液化發(fā)生在圍墾土體中而不是沖擊粘土層上面的砂層。特別需要指出的是，如圖20（f）所示，而且兩種模型在粘土層附近的超空隙水壓力計(jì)算值有很大差異。 。 圖21中兩者的不同是由于低應(yīng)變時(shí)粘土的特性造成的，在EVP模型中，圖21（a）和（b）中液化時(shí)，有效應(yīng)力幾乎從零開(kāi)始，而在VEVP模型中，平均有效應(yīng)力減少至初始有效應(yīng)力的20%。 圖22顯示了EVP模型的滯回圈要小于VEVP模型的滯回圈。在低應(yīng)變時(shí)EVP模型表現(xiàn)出更多的彈性特征，而VEVP模型表現(xiàn)出更多的粘彈性特征。 地震檢波器被安置在地表、地下35米、但是，由于檢波器的損壞，并沒(méi)有記錄到主震的地震動(dòng)，因此，將港島地下83米處記錄到的地震動(dòng)作為數(shù)值模擬的輸入地震動(dòng)。 表7給出了洛克島分析時(shí)用到的參數(shù)，在這里，粘性系數(shù)μ、孔隙率e、粘塑性系數(shù)C01和C02由于土體強(qiáng)度的不同與港島的取值不同，這是因?yàn)?，此處假定在地震發(fā)生時(shí)土體為欠固結(jié)土，超空隙水壓力沒(méi)有消散。 圖23顯示了主震時(shí)，兩種模型計(jì)算得到加速度時(shí)程，發(fā)現(xiàn)在粘土層上面的砂土兩模型差距較大，這與港島結(jié)果一致。但是在洛克島幾乎在所有的圍墾土體兩模型均有較大差異。 圖24顯示了地震反應(yīng)的最大值： 1）沖積粘土層位于24m～34m之間，EVEP模型顯示最大加速度在該層迅速減小。 2）兩種模型地表處的水平位移均
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