寶雞市臺(tái)塬黃土震陷特性研究.pdf

1、黃土獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征使其對地震等動(dòng)荷載作用敏感而復(fù)雜，黃土震陷性質(zhì)研究在黃土地區(qū)的重大基礎(chǔ)建設(shè)及城市建設(shè)中具有重要意義。本文利用西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室GDS動(dòng)三軸測試系統(tǒng)，在應(yīng)力控制下，對寶雞市臺(tái)塬原狀黃土的震陷性質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　 在總結(jié)黃土基本動(dòng)力特性、黃土震陷試驗(yàn)研究及震陷機(jī)理研究等黃土動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以寶雞地震小區(qū)劃項(xiàng)目為依托，選取典型臺(tái)塬黃土場地，綜合現(xiàn)場勘察取樣與室內(nèi)試驗(yàn)，定性與定量分析相結(jié)合，進(jìn)行

2、機(jī)理分析與模型建立，對臺(tái)塬黃土震陷性質(zhì)進(jìn)行了全面的研究，取得了一些有價(jià)值的研究成果。
　　 首先，通過現(xiàn)場勘察、靜三軸試驗(yàn)、黃土粒度分析試驗(yàn)、X-RAY能譜分析等手段，對典型臺(tái)塬黃土的地層結(jié)構(gòu)特征、物質(zhì)組成特征及靜力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，為黃土震陷試驗(yàn)與分析提供了研究基礎(chǔ)。
　　 其次，通過GDS施加等效循環(huán)荷載，研究了不同深度(1m、3m、5m)原狀黃土的震陷性質(zhì)。結(jié)果表明，不同深度黃土震陷曲線具有相似的規(guī)律，典型震陷

3、曲線表現(xiàn)為初始變形、曲線變形及剪切變形三個(gè)階段，由于試樣物理性質(zhì)及結(jié)構(gòu)性差異，震陷曲線往往具備某些階段特征；建立了震陷曲線的分段函數(shù)模型，表明震陷基本參數(shù)起始動(dòng)應(yīng)力受含水量影響最顯著，隨含水量增加而減小，臨界動(dòng)應(yīng)力與極限動(dòng)應(yīng)力受含水量影響不明顯，但含水量大于塑限后隨含水量增加而減小。震陷基本參數(shù)與孔隙比呈非線性關(guān)系，存在一特征孔隙比，當(dāng)大于該特征孔隙比后，震陷基本參數(shù)隨孔隙比增大而減小。在模型分析基礎(chǔ)上首次提出一種表征震陷敏感性的指標(biāo)—

4、震陷敏感性系數(shù)Sc，反映震陷發(fā)生的劇烈程度，綜合分析其隨含水量的增加而增大，隨孔隙比的增加而增大。3m深度黃土的震陷敏感性系數(shù)最高，最易發(fā)生震陷變形。
　　 再次，在對黃土震陷影響因素分析基礎(chǔ)上，通過建立黃土微觀結(jié)構(gòu)模型，利用基本力學(xué)元件進(jìn)行力學(xué)假設(shè)與抽象，從動(dòng)應(yīng)力與水對模型的作用進(jìn)行分析，闡釋了震陷的顆粒剪切滑移微觀機(jī)制及宏觀形成過程。針對筆者試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的含微裂隙等缺陷的黃土震陷，首次提出了震陷形成的微裂隙擴(kuò)展機(jī)理。在黃土震陷

5、變形特征與突變理論分析基礎(chǔ)上，運(yùn)用震陷試驗(yàn)成果建立了黃土震陷的尖點(diǎn)突變模型，進(jìn)一步深化了對黃土震陷機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
　　 最后，基于動(dòng)三軸震陷試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)主成分分析(PCA)構(gòu)建主成分指標(biāo)，建立了臺(tái)塬黃土震陷系數(shù)預(yù)測的PCA-BP模型，與直接BP預(yù)測模型相比，具有收斂速度快，預(yù)測精度高等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而選取賈村塬典型黃土臺(tái)塬場地，基于分層總和法思想，對臺(tái)塬黃土場地進(jìn)行了震陷評(píng)價(jià)，當(dāng)αmax≥300gal時(shí)，屬于中等震陷，αmax＜300g