二、主要创新点

不同区域的黄土微结构有很大差异，导致震害特征也有所不同。以不同区域和不同成土环境下的黄土微结构为研究对象，通过高倍电子显微镜扫描图像、震陷试验、数值模拟和相关理论分析，研究了不同区域成土环境下黄土的微结构。对黄土地区不同气候环境下的土层结构特点进行了全面的分析，对土的区域差异性及不同成土年代陇西黄土微结构照片特征进行了研究。测试分析了不同成土年代黄土微结构的物理力学参数的差异，研究了不同区域成土环境下的微观结构特征，并分别对其可产生的震害特点进行了初步的评价，建立了基于架空孔隙面积和应力参数的震陷系数计算公式。公式经主要黄土沉积区土样的验证，证明计算震陷系数与动三轴试验值较为吻合。建立了土的一维非线性地震动波动时程方程。经实际场地强震记录数据的验证，该波动时程方程的场地模拟结果基本符合实际场地的频谱特征，能反映不同微结构黄土的非线性波动力学特性。

提出了用微结构特征及其参数评价黄土层震陷的拟合公式和指标。得出利用粒径偏态系数、初始动模量、架空孔隙、孔隙比、干密度、塑性指数等常用指标定量拟合震陷系数的公式，其中震陷系数与粒径偏态系数的拟合关系式的相关系数可达到0.9551，为计算黄土的震陷系数提供了其他可行方法。创新点包括：

1.深入研究了黄土震害的结构性成因，建立了黄土震陷与结构参数的关系，确定了黄土区域性气候形成成因下的微结构类型，划分了主要黄土沉积区的震害类型及强弱区域。本项目通过黄土微观结构的不同气候环境条件的分类分析，取样测试得到数百张不同区域样品的微观结构照片，确定了十种主要黄土沉积区的不同气候结构成因下的微结构类型，根据这些结构类型确定了黄土主要沉积区—黄土高原西北和中部等地区的横向沉积的结构证据，分析了季风对这些地区晚更新世以来的古气候环境，以及地区差异；并且对这些区域的震陷系数进行了计算评估，划分了震害类型及强弱区域。

2.建立了黄土震陷与结构参数的相关关系。与黄土的震陷变形相关性很大的微结构参数是架空孔隙和偏态系数。由于架空孔隙在动应力作用下的崩溃性破坏是造成震陷变形的主要原因，黄土震陷系数相关性大的结构性参数从大到小是架空孔隙面积，初始动模量（负相关）、动模量、孔隙比、干密度、塑性指数、密度、固结应力，尤其震陷系数与初始动模量的相关性强，拟合以后的关系式，相关系数可达到0.9551，可以直接用这个指标来对土的震陷性质进行判断，用相关性较高的参数进行非线性多因素拟合，总结了8个拟合公式。这些公式为根据工程探测中测定的参数如初始动模量、架空孔隙、孔隙比、干密度、塑性指数等常用指标定量计算黄土的震陷系数提供了其他可行方法。

3.以新的视角研究了黄土丰富多彩的微观结构的气候形成成因及其多样性，对黄土地区不同气候环境下的土层结构特点进行了全面的分析，分析了土的区域性差异以及不同成土年代差异的黄土微结构照片特征，提出了用微结构方法对土的震害强弱进行初步判断的方法。

4.初步研究了土的三相性和颗粒性，并建立了土的动应力—残余变形模型。在此基础上，得出动应力—残余应变总过程的公式，基本符合不同微结构黄土的大变形过程。此外还建立了黄土动应力—应变的动本构关系，并进行了验证。这些微结构模型的建立为土的本构模型的探索提供了新的方向。

5.首次提出了黄土的颗粒模型和颗粒阻尼理论，并建立了土的一维非线性地震动波动时程方程。该方程能反映黄土不同微结构的非线性动力学特性，关系式具有一定的普遍性，并且计算方法简单，可为建筑施工设计提供参考。

6.提出了用微结构特征及其参数评价黄土层震陷的方法和指标。可利用微结构特征指标等评价不同结构黄土的震陷强弱；提出地基土层的处理，需要根据不同土层的微结构特点来区别对待；建立了合理的地基土层微结构评价理论和方法。