土壤液化与侧向扩展研究成为国际岩土地震工程一大热点研究领域

更新于 2026年10月12日 版权声明
(二)土壤液化与侧向扩展研究成为国际岩土地震工程一大热点研究领域

本次大会共安排了24个专题、38次口头报告分会,其中“土壤液化与侧向扩展”专题就安排了5次口头报告分会、31个口头报告,是本次大会安排报告分会次数最多、报告最多的一个专题。其原因是2011年日本东北部大地震和2010—2011年新西兰克莱斯特彻奇地震引起了广泛的液化及其地面侧向变形和沉降,造成房屋地基和基础设施的破坏,其后日本、新西兰和美国学者与工程技术人员对这两次液化及其破坏进行了大量的研究,取得了有价值的研究成果。本次大会日本、新西兰和美国参会的专家学者较多,使这些研究成果在会上得到了充分的展示,形成了液化与侧向扩展的热点研究领域。

在此方面反映出的主要进展如下。2010—2011年坎特伯雷地震在克莱斯特彻奇市近一半的区域引起了广泛的液化,本次大会组委会主席坎特伯雷大学Misko Cubrinovski教授通过对雅芳河流域大量地点的详细地面测量,给出了液化侧向扩展的结果、分析和解译;基于永久地面位移幅值和空间分布,首次给出了侧向扩展的分级,进而识别和讨论不同级别侧向扩展对应的土层和地基条件的主要特征;给出了地形特征的整体效应和关键土层厚度与连续性的局部效应,为侧向扩展的工程估算提供了一个系统方法。研究发现,大位移侧向扩展发生在特殊的土层,即粉土、细砂到粉砂、粉砂等三种土层。这三种土层具有低抗液化性,其规范化CPT值为55~75,厚度约为2 m,位于河床底部。这主要是由于液化土层厚度和长时液化效应的地层情况加重了液化效应的程度和后续的侧向位移。大侧向位移主要发生在沿河流域的狭窄地带。中等侧向位移发生在这三种土层的场地土层厚度在1.0~1.5 m。而小侧向位移和无侧向位移的关键土层厚度小于0.5 m或没有关键土层存在及断续存在。通过此项研究,提出了估算侧向扩展最大位移、空间分布和控制因子的方法。

美国弗吉尼亚理工学院Rusell Green教授利用新西兰2010—2011年克莱斯特彻奇地震液化实例,对目前基于CPT的三种简化液化评价方法的预测能力进行了验证,结果表明,Robertson和Wride(1998)、Moss等(2006)和Idriss和Boulanger(2008)等提出的三种方法的预测结果与实际液化情况均一致。其中,Idriss和Boulanger(2008)的方法得到的预测结果与现场液化观测结果吻合更好。(https://www.daowen.com)

智利CMGI公司主任工程师Raman Verdugo研究了剪切波速在预测液化时的局限性。研究发现剪应变阈值,尤其是弹性剪应变阈值和体剪应变阈值与砂土的行为特征有关。在很低的剪应变(10-5,即0.001%)下,其应力-应变反应是线性的;当剪应变水平达到10-4量级时(即0.01%),循环荷载下土的反应就分化为有和没有体应变积累。液化现象本质上与松散无黏性土遭受单调或循环荷载时产生正体应变(收缩)的自然趋向有关。因此,当体应变达到阈值之上时液化就必定发生。而测量的剪切波速是一个与弹性范围剪应变水平直接相关的土参数,这种状态下土颗粒体并没有体应变发生,最多只是一个临界塑性应变,在砂土沉积抗液化能力的显著影响因素中,与剪切波速vs有一定关系的只有土的结构或微结构、年代、超固结比、地震预应变或预振动。室内试验表明,剪切波速vs对超固结比OCR敏感性低,与孔隙比线性相关,换而言之,vs不能够给出土挤密的信息。剪切波速是一个在现场易于测量的一个指标参数,因此,它对人们有很高的吸引力,但它难以与其他现场试验进行比较,当使用剪切波速预测液化时,应考虑到它的上述局限性。

美国华盛顿大学Steve Kramer教授对液化发生准确时间及其在液化灾害评估中应用的研究取得了重要进展。对于一个特定的地震动,确定液化发生的准确时间对于液化潜在影响的预测具有重要的作用,近年来在液化土层之下仪器能够记录到强震记录的可行性提供了一种新型的实例,即液化触发时刻的地震动强度可以被识别。Steve Kramer教授评述了液化触发时间的识别方法,展示了如何将这个时间用于判断经验触发模型的相对表现。同时,还介绍了确定时间信息用于改进液化影响评估方法的框架思路。

关注公众号获取验证码
复制内容需要验证码(7.99元/天)
✍AI写作