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研究亮點(diǎn)
基于巖土臺(tái)陣地震動(dòng)數(shù)據(jù)的原位剪切應(yīng)變剖面的評估
發(fā)布時(shí)間： 2022-12-21 點(diǎn)擊數(shù)量：5727研究背景：
原位剪切應(yīng)變剖面不僅可用于評價(jià)土體動(dòng)力特性隨深度的變化，還可用于評價(jià)地震波在土體中傳播時(shí)埋地生命線和地下工程結(jié)構(gòu)的安全性。但是，迄今為止，還沒有用于測量土體剪切應(yīng)變的儀器；而且，土體中剪切應(yīng)變隨深度、剪切波速、地震動(dòng)強(qiáng)度（PGA、PGV）如何變化鮮見參考文獻(xiàn)。如何評價(jià)近地表土體的原位剪切應(yīng)變剖面并得到其高精度模型是巖土地震工程中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。
研究方法及結(jié)果：
本研究利用美國6個(gè)巖土臺(tái)陣在43次地震中記錄的199組地震動(dòng)數(shù)據(jù)建立的剪切應(yīng)變剖面，研究了在不同地震荷載作用下，這些巖土臺(tái)陣中剪切應(yīng)變剖面的特征；基于回歸分析得到了用于高精度評估II、III類（或D、E類）場地原位剪切應(yīng)變剖面的模型；研究了剪切應(yīng)變剖面中土體動(dòng)力特性分別隨著剪切應(yīng)變、PGA和/或PGV增加的變化規(guī)律。結(jié)果表明：
1、隨著PGA、PGV的增加，原位剪切應(yīng)變剖面向剪切應(yīng)變較大的方向移動(dòng)，土體的性態(tài)向更高階段或同一階段的更高水平移動(dòng)。
2、隨著深度的增加，土體的原位剪切應(yīng)變逐漸減小，土體的性態(tài)向較低階段或同一階段的較低水平移動(dòng)。
3、剪切應(yīng)變剖面中，接近于地表的、上部土體的剪切應(yīng)變最大；土層越淺，剪切應(yīng)變越大。最大剪切應(yīng)變與PGA、PGV高度相關(guān)，且隨PGA、PGV的增加而增大。
4 、對于II、III類（或D、E類）場地，與兩個(gè)相鄰強(qiáng)震儀之間峰值質(zhì)點(diǎn)速度和鉆孔法實(shí)測的剪切波速或/和中心深度組合相關(guān)的2個(gè)原位剪切應(yīng)變剖面模型能夠高精度地預(yù)測任一巖土臺(tái)陣的原位剪切應(yīng)變剖面。
該成果發(fā)表在國際期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Hai-Yun Wang*, Wei-Ping Jiang. In-situ shear-strain profile assessment in geotechnical array with ground motion data. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2023, 165 (2023) 107667. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2022.107667（IF：4.25，*通訊作者）
圖1. 本研究建立的6個(gè)巖土臺(tái)陣分別在EW和NS的剪切應(yīng)變剖面。
圖2. 近地表上部土體的最大原位剪切應(yīng)變（γmax）分別與PGA、PGV的關(guān)系。（a）γmax與PGA的關(guān)系；（b）γmax與PGV的關(guān)系。
圖3.剪切應(yīng)變剖面模型的驗(yàn)證結(jié)果。左欄為Eureka臺(tái)陣（巖土剖面中均為土）數(shù)據(jù)的驗(yàn)證結(jié)果，右欄為Corona臺(tái)陣（巖土剖面中22米之上為土，之下為基巖）數(shù)據(jù)的驗(yàn)證結(jié)果。
