南京市测绘勘察研究院股份有限公司 江苏南京 210009
摘要：软土上的建筑物在地震荷载作用下，瞬间产生超量沉陷、不均匀沉降。南京河西地区软土层普遍分布，软土在强烈地震时发生震陷，是造成震害的重要原因。估算软土震限量时，需确定软土的动力计算参数，本文结合南京河西地区地铁工程动力试验成果，分析南京河西软土动力特性，供软土震陷进行估算，对河西软土分布区的其它工程也有借鉴意义。
关键词：软土 震陷 动力试验
一、引言
软土上的建筑物在地震荷载作用下，瞬间产生超量沉陷、不均匀沉降，导致建筑物结构破坏或无法正常使用的沉陷，即震陷。根据《软土地区岩土工程勘察规范》（JGJ83-2011）第6.3.4条规定，对于采用天然地基的建筑物，当需要估算软土震限量时，宜采用以静力计算代替动力分析的简化分层总和法。因此，震陷大小将取决于软土厚度、埋深、物理力学性质、非地震时的受力状态与地震作用特征。修建在软土上的建筑物，准确预估在地震作用下发生的震陷，是确定是否采用抗震陷措施的关键。
二、动力试验土样采取深度
文献4研究结果表明，土层震陷量主要产生在基础下10m范围，约在15m以下时，条基、筏基的震陷量都显著减少，震陷简化计算方法的计算深度一般取基础下20m。本文建议动力试验采集土样的深度建议取基础下20m范围内的土样。
三、试验方法
为考虑运营期列车动荷载对土层的振动效应，选取适当地点布置一定数量的共振柱试验，测定小应变时（10-6~10-4）试验土样动剪切模量与平均固结应力及剪切模量、阻尼比与剪应变的关系，获得典型土层的动弹性模量、动阻尼比。
四、试验成果整理
动力计算的剪切模量G与阻尼比D都随动剪应变的大小而变化，在应变小于10-4时剪切模量与阻尼比用共振柱测定，剪应变大于10-4时采用Hardin-Drnevich模型拟合。共振柱试验的固结压力为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa，得到剪切模量G、阻尼比D、剪切模量比G/Gmax随剪应变γ的变化，剪切模量比G/Gmax随动剪应变比γ/γr的变化关系，以及最大剪切模量Gmax随平均固结压力σm的变化关系。由于地基原状土在大应变时阻尼比规律较差，因此大应变时阻尼比的处理采用Hardin-Drnevich模型拟合，Dmax取为0.28。σm为平均固结应力，取。
为了确定任一固结压力和任一剪应变时的剪切模量，将G~γ曲线归一化得到剪切模量比G/Gmax及阻尼D同剪应变与参考应变比γ/γr的关系曲线。对于Hardin-Drnevich模型，动剪应力τ和剪应变γ满足：τ=γ/(a+bγ)，推知土的动剪切模量为：G=1/(a+bγ)，则有：G/Gmax=1/(1+γ/γr)，式中γr=a/b为参考应变，a、b为与土性有关的参数，拟合得参考剪应变γr。
图2 最大剪切模量与平均固结应力关系曲线
参考文献
[1] 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），中国建筑工业出版社，2010
[2] 《软土地区岩土工程勘察规范》（JGJ83-2011），中国建筑工业出版社，2011
[3] 《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001，2009年版），中华人民共和国建设部、国家质量监督检验检疫总局联合发布，中国建筑工业出版社，2009，北京.
[4] 石兆吉，郁寿松，翁鹿年. 塘沽新港地区震陷计算分析，土木工程学报，1988.04
论文作者:王前进
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：应变论文; 阻尼论文; 河西论文; 动力论文; 土层论文; 应力论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;