盆地沉積土的動參數試驗分析

楊滄生

摘 要：在重大工程進行抗震設計的過程中，土的動剪切模量與阻尼比是最為基礎性的數據。該文以昆明滇池湖盆地區的重大工程為例，對該地區的多種新近沉積土進行了動剪切模量和阻尼比試驗，為該地區經濟在經濟快速發展的過程中新建重大工程提供抗震設計數據。

關鍵詞：盆地沉積土 動剪切模量比 阻尼比

中圖分類號：TU411 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（a）-0077-01

在土動力特征中，動剪切模量和阻尼比是參數中較為重要的，是重大工程在抗震設計中必需的基礎性資料。該文以昆明滇池湖盆地區的官渡區、西山區、海口鎮、昆陽縣、呈貢縣為例，對該地區的新近沉積土進行了動剪切模量和阻尼比試驗分析。云南省的防震減災工作已經從局部重點防御轉變為有重點的全面防御。與云南省昆明滇池湖盆地區抗震工作的開展相結合，對云南昆明滇池湖盆地區的動剪切模量和阻尼比試驗有著非常重要的現實意義。

1 動剪切模量和阻尼比試驗的必要性

云南昆明滇池湖盆地區具有非常優越的地理位置，旅游、磷礦、水資源等資源非常豐富。隨著經濟的發展，旅游交通、水資源與磷礦開發在該地區得到快速的發展。在基礎設施進行建設過程中，對抗震有著非常高的要求。除了這三類工程之外，該地區其他具有抗震要求的重大工程也在不斷新建。因此，對該地區的新近沉積湖相土進行動剪切模量和阻尼比試驗，對于該地區重大工程的抗震設計有著非常重要的意義。選取的土樣的工程背景如表1所示，土樣沉積環境如表2所示。

2 動剪切模量和阻尼比試驗的儀器與方法

動剪切模量和阻尼比試驗采用的儀器為北京新技術研究所DDS-70動三軸試驗系統，對試驗進行過程控制與數據采集，能夠確保試驗的精度。

試驗時先按規定制備土試樣，其高80 mm，直徑39.1 mm，而后進行浸水飽和，在一定的固結比應力下固結，待固結完成后，在不排水的條件下施加動應力進行動彈模試驗。試驗時將試件放置于充無氣水的三軸室內上下活塞之間，通過氣體壓力對試樣施加軸、側向靜壓力。施壓2～4 h之后，激振器和功率放大器將微機系統提供的一定頻率、幅值的電訊號轉換為軸向激振力，經下活塞施加至土試樣上對試驗土樣進行測試。在測試的過程中要將振動過程中的力、位移、孔隙水壓力值記錄下來，微機系統對試驗進行控制和對試驗數據進行處理并輸出成果。

3 動剪切模量和阻尼比試驗的結果與分析

在昆明滇池湖盆分別取不區分陸、湖相沉積的粉質粘土、粘土、粉土、細沙與湖相沉積的粉質粘土、粘土、粉土、細沙等不同的試樣土體，在完成動剪切模量和阻尼比試驗之后，利用計算所得的動剪切模量利用最大剪切模量實現標準化，最后得到動剪切模量比G/Gmin、阻尼比α與剪應變幅值βa之間的試驗數據點，從而對各種試驗土樣的動剪切模量比G/Gmin、阻尼比α與剪應變幅值βa之間的實驗數據點進行整理，得到關系曲線圖。

在完成試驗數據點整理之后，利用Martin-Davidenkov模型（1）與阻尼比經驗公式（2）分別對G/Gman與βa、α與βa之間的關系試驗點數據進行擬合。

在本次試驗的過程中，所采用的原狀土的組成都為陸相沉積土與湖相沉積土。在對不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的粉土、細沙、粉質粘土的動剪切模量和阻尼比的計算與對比之后發現：對于粉質粘土來講，不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的動剪切模量和阻尼比之間的差別并不大；對于細沙與粉土來講，不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的動剪切模量和阻尼比之間的差別較大，不區分陸、湖相沉積細沙與粉土要大于湖相沉積細沙與粉土的動剪切模量和阻尼比。在對不區分陸、湖相沉積細沙、粉土與湖相沉積細沙、粉土的動剪切模量和阻尼比存在的差異進行理解的過程中，需要注意的問題包括：第一，兩者之間存在的差異指的是通過大量的試驗點而得到的總體平均意義上的差異，并不是針對某一個湖相與陸相的土樣來講的；第二，自振柱在測試的過程中存在自身不可消除的局限性，對于剪切應變幅值βa>1.0×10-3的范圍，是不能夠對動剪切模量和阻尼比進行測量的，此外，針對剪切應變幅值1.0×10-4<βa<1.0×10-3的范圍測量得到的動剪切模量和阻尼比，其可信度也并不高。因此，通過自振柱測量所得的在βa=1.0×10-3的范圍內的動剪切模量和阻尼比的準確度還需要進行進一步的驗證。

經過對不區分陸、湖相沉積土動剪切模量和阻尼比進行對比之后可知，淤泥質土與粘土相比，動剪切模量和阻尼比要低；粉質粘土、沙土、細沙之間的動剪切模量和阻尼比差異不大，粉質粘土最大，粉土居中，細沙最小；也就是說粉質粘土、沙土、細沙隨著土顆粒粒徑的減小而動剪切模量和阻尼比不斷增大。經過對湖相沉積土動剪切模量和阻尼比進行對比之后可知，粉質粘土、沙土、細沙之間的動剪切模量和阻尼比差異也很小，也是隨著土顆粒粒徑的減小而動剪切模量和阻尼比不斷增大。

4 結語

該文結合云南昆明滇池湖盆地區的數字地震臺與重大工程，對區內的新近沉積土的動剪切模量和阻尼比進行了試驗。試驗的內容包括不區分陸、湖相沉積土與湖相沉積土的動剪切模量和阻尼比進行了測量與對比。通過對比可知：湖相沉積土與陸相沉積土的粉質粘土在動剪切模量和阻尼比方面差距很小，而粉土、細沙卻存在較大差異。證明該地區沉積環境對粉土與細沙的動力特性影響較大。通過該文的研究對云南昆明滇池湖盆地區的土動力特性進行了認識，為當地的防震減災工作及重大工程的抗震設計提供了基礎性的數據。

參考文獻

[1] 戰吉艷.蘇州第四紀沉積土動剪切模量比和阻尼比試驗研究[J].巖土工程學報，2012，3（28）：59-60.

[2] 孫田.深層海床粉質黏土動剪切模量和阻尼比試驗研究[J].土木工程學報，2012（S1）：9-14.endprint

摘 要：在重大工程進行抗震設計的過程中，土的動剪切模量與阻尼比是最為基礎性的數據。該文以昆明滇池湖盆地區的重大工程為例，對該地區的多種新近沉積土進行了動剪切模量和阻尼比試驗，為該地區經濟在經濟快速發展的過程中新建重大工程提供抗震設計數據。

關鍵詞：盆地沉積土 動剪切模量比 阻尼比

中圖分類號：TU411 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（a）-0077-01

在土動力特征中，動剪切模量和阻尼比是參數中較為重要的，是重大工程在抗震設計中必需的基礎性資料。該文以昆明滇池湖盆地區的官渡區、西山區、海口鎮、昆陽縣、呈貢縣為例，對該地區的新近沉積土進行了動剪切模量和阻尼比試驗分析。云南省的防震減災工作已經從局部重點防御轉變為有重點的全面防御。與云南省昆明滇池湖盆地區抗震工作的開展相結合，對云南昆明滇池湖盆地區的動剪切模量和阻尼比試驗有著非常重要的現實意義。

1 動剪切模量和阻尼比試驗的必要性

云南昆明滇池湖盆地區具有非常優越的地理位置，旅游、磷礦、水資源等資源非常豐富。隨著經濟的發展，旅游交通、水資源與磷礦開發在該地區得到快速的發展。在基礎設施進行建設過程中，對抗震有著非常高的要求。除了這三類工程之外，該地區其他具有抗震要求的重大工程也在不斷新建。因此，對該地區的新近沉積湖相土進行動剪切模量和阻尼比試驗，對于該地區重大工程的抗震設計有著非常重要的意義。選取的土樣的工程背景如表1所示，土樣沉積環境如表2所示。

2 動剪切模量和阻尼比試驗的儀器與方法

動剪切模量和阻尼比試驗采用的儀器為北京新技術研究所DDS-70動三軸試驗系統，對試驗進行過程控制與數據采集，能夠確保試驗的精度。

試驗時先按規定制備土試樣，其高80 mm，直徑39.1 mm，而后進行浸水飽和，在一定的固結比應力下固結，待固結完成后，在不排水的條件下施加動應力進行動彈模試驗。試驗時將試件放置于充無氣水的三軸室內上下活塞之間，通過氣體壓力對試樣施加軸、側向靜壓力。施壓2～4 h之后，激振器和功率放大器將微機系統提供的一定頻率、幅值的電訊號轉換為軸向激振力，經下活塞施加至土試樣上對試驗土樣進行測試。在測試的過程中要將振動過程中的力、位移、孔隙水壓力值記錄下來，微機系統對試驗進行控制和對試驗數據進行處理并輸出成果。

3 動剪切模量和阻尼比試驗的結果與分析

在昆明滇池湖盆分別取不區分陸、湖相沉積的粉質粘土、粘土、粉土、細沙與湖相沉積的粉質粘土、粘土、粉土、細沙等不同的試樣土體，在完成動剪切模量和阻尼比試驗之后，利用計算所得的動剪切模量利用最大剪切模量實現標準化，最后得到動剪切模量比G/Gmin、阻尼比α與剪應變幅值βa之間的試驗數據點，從而對各種試驗土樣的動剪切模量比G/Gmin、阻尼比α與剪應變幅值βa之間的實驗數據點進行整理，得到關系曲線圖。

在完成試驗數據點整理之后，利用Martin-Davidenkov模型（1）與阻尼比經驗公式（2）分別對G/Gman與βa、α與βa之間的關系試驗點數據進行擬合。

在本次試驗的過程中，所采用的原狀土的組成都為陸相沉積土與湖相沉積土。在對不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的粉土、細沙、粉質粘土的動剪切模量和阻尼比的計算與對比之后發現：對于粉質粘土來講，不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的動剪切模量和阻尼比之間的差別并不大；對于細沙與粉土來講，不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的動剪切模量和阻尼比之間的差別較大，不區分陸、湖相沉積細沙與粉土要大于湖相沉積細沙與粉土的動剪切模量和阻尼比。在對不區分陸、湖相沉積細沙、粉土與湖相沉積細沙、粉土的動剪切模量和阻尼比存在的差異進行理解的過程中，需要注意的問題包括：第一，兩者之間存在的差異指的是通過大量的試驗點而得到的總體平均意義上的差異，并不是針對某一個湖相與陸相的土樣來講的；第二，自振柱在測試的過程中存在自身不可消除的局限性，對于剪切應變幅值βa>1.0×10-3的范圍，是不能夠對動剪切模量和阻尼比進行測量的，此外，針對剪切應變幅值1.0×10-4<βa<1.0×10-3的范圍測量得到的動剪切模量和阻尼比，其可信度也并不高。因此，通過自振柱測量所得的在βa=1.0×10-3的范圍內的動剪切模量和阻尼比的準確度還需要進行進一步的驗證。

經過對不區分陸、湖相沉積土動剪切模量和阻尼比進行對比之后可知，淤泥質土與粘土相比，動剪切模量和阻尼比要低；粉質粘土、沙土、細沙之間的動剪切模量和阻尼比差異不大，粉質粘土最大，粉土居中，細沙最小；也就是說粉質粘土、沙土、細沙隨著土顆粒粒徑的減小而動剪切模量和阻尼比不斷增大。經過對湖相沉積土動剪切模量和阻尼比進行對比之后可知，粉質粘土、沙土、細沙之間的動剪切模量和阻尼比差異也很小，也是隨著土顆粒粒徑的減小而動剪切模量和阻尼比不斷增大。

4 結語

該文結合云南昆明滇池湖盆地區的數字地震臺與重大工程，對區內的新近沉積土的動剪切模量和阻尼比進行了試驗。試驗的內容包括不區分陸、湖相沉積土與湖相沉積土的動剪切模量和阻尼比進行了測量與對比。通過對比可知：湖相沉積土與陸相沉積土的粉質粘土在動剪切模量和阻尼比方面差距很小，而粉土、細沙卻存在較大差異。證明該地區沉積環境對粉土與細沙的動力特性影響較大。通過該文的研究對云南昆明滇池湖盆地區的土動力特性進行了認識，為當地的防震減災工作及重大工程的抗震設計提供了基礎性的數據。

參考文獻

[1] 戰吉艷.蘇州第四紀沉積土動剪切模量比和阻尼比試驗研究[J].巖土工程學報，2012，3（28）：59-60.

[2] 孫田.深層海床粉質黏土動剪切模量和阻尼比試驗研究[J].土木工程學報，2012（S1）：9-14.endprint

摘 要：在重大工程進行抗震設計的過程中，土的動剪切模量與阻尼比是最為基礎性的數據。該文以昆明滇池湖盆地區的重大工程為例，對該地區的多種新近沉積土進行了動剪切模量和阻尼比試驗，為該地區經濟在經濟快速發展的過程中新建重大工程提供抗震設計數據。

關鍵詞：盆地沉積土 動剪切模量比 阻尼比

中圖分類號：TU411 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（a）-0077-01

在土動力特征中，動剪切模量和阻尼比是參數中較為重要的，是重大工程在抗震設計中必需的基礎性資料。該文以昆明滇池湖盆地區的官渡區、西山區、海口鎮、昆陽縣、呈貢縣為例，對該地區的新近沉積土進行了動剪切模量和阻尼比試驗分析。云南省的防震減災工作已經從局部重點防御轉變為有重點的全面防御。與云南省昆明滇池湖盆地區抗震工作的開展相結合，對云南昆明滇池湖盆地區的動剪切模量和阻尼比試驗有著非常重要的現實意義。

1 動剪切模量和阻尼比試驗的必要性

云南昆明滇池湖盆地區具有非常優越的地理位置，旅游、磷礦、水資源等資源非常豐富。隨著經濟的發展，旅游交通、水資源與磷礦開發在該地區得到快速的發展。在基礎設施進行建設過程中，對抗震有著非常高的要求。除了這三類工程之外，該地區其他具有抗震要求的重大工程也在不斷新建。因此，對該地區的新近沉積湖相土進行動剪切模量和阻尼比試驗，對于該地區重大工程的抗震設計有著非常重要的意義。選取的土樣的工程背景如表1所示，土樣沉積環境如表2所示。

2 動剪切模量和阻尼比試驗的儀器與方法

動剪切模量和阻尼比試驗采用的儀器為北京新技術研究所DDS-70動三軸試驗系統，對試驗進行過程控制與數據采集，能夠確保試驗的精度。

試驗時先按規定制備土試樣，其高80 mm，直徑39.1 mm，而后進行浸水飽和，在一定的固結比應力下固結，待固結完成后，在不排水的條件下施加動應力進行動彈模試驗。試驗時將試件放置于充無氣水的三軸室內上下活塞之間，通過氣體壓力對試樣施加軸、側向靜壓力。施壓2～4 h之后，激振器和功率放大器將微機系統提供的一定頻率、幅值的電訊號轉換為軸向激振力，經下活塞施加至土試樣上對試驗土樣進行測試。在測試的過程中要將振動過程中的力、位移、孔隙水壓力值記錄下來，微機系統對試驗進行控制和對試驗數據進行處理并輸出成果。

3 動剪切模量和阻尼比試驗的結果與分析

在昆明滇池湖盆分別取不區分陸、湖相沉積的粉質粘土、粘土、粉土、細沙與湖相沉積的粉質粘土、粘土、粉土、細沙等不同的試樣土體，在完成動剪切模量和阻尼比試驗之后，利用計算所得的動剪切模量利用最大剪切模量實現標準化，最后得到動剪切模量比G/Gmin、阻尼比α與剪應變幅值βa之間的試驗數據點，從而對各種試驗土樣的動剪切模量比G/Gmin、阻尼比α與剪應變幅值βa之間的實驗數據點進行整理，得到關系曲線圖。

在完成試驗數據點整理之后，利用Martin-Davidenkov模型（1）與阻尼比經驗公式（2）分別對G/Gman與βa、α與βa之間的關系試驗點數據進行擬合。

在本次試驗的過程中，所采用的原狀土的組成都為陸相沉積土與湖相沉積土。在對不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的粉土、細沙、粉質粘土的動剪切模量和阻尼比的計算與對比之后發現：對于粉質粘土來講，不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的動剪切模量和阻尼比之間的差別并不大；對于細沙與粉土來講，不區分陸、湖相沉積與湖相沉積的動剪切模量和阻尼比之間的差別較大，不區分陸、湖相沉積細沙與粉土要大于湖相沉積細沙與粉土的動剪切模量和阻尼比。在對不區分陸、湖相沉積細沙、粉土與湖相沉積細沙、粉土的動剪切模量和阻尼比存在的差異進行理解的過程中，需要注意的問題包括：第一，兩者之間存在的差異指的是通過大量的試驗點而得到的總體平均意義上的差異，并不是針對某一個湖相與陸相的土樣來講的；第二，自振柱在測試的過程中存在自身不可消除的局限性，對于剪切應變幅值βa>1.0×10-3的范圍，是不能夠對動剪切模量和阻尼比進行測量的，此外，針對剪切應變幅值1.0×10-4<βa<1.0×10-3的范圍測量得到的動剪切模量和阻尼比，其可信度也并不高。因此，通過自振柱測量所得的在βa=1.0×10-3的范圍內的動剪切模量和阻尼比的準確度還需要進行進一步的驗證。

經過對不區分陸、湖相沉積土動剪切模量和阻尼比進行對比之后可知，淤泥質土與粘土相比，動剪切模量和阻尼比要低；粉質粘土、沙土、細沙之間的動剪切模量和阻尼比差異不大，粉質粘土最大，粉土居中，細沙最小；也就是說粉質粘土、沙土、細沙隨著土顆粒粒徑的減小而動剪切模量和阻尼比不斷增大。經過對湖相沉積土動剪切模量和阻尼比進行對比之后可知，粉質粘土、沙土、細沙之間的動剪切模量和阻尼比差異也很小，也是隨著土顆粒粒徑的減小而動剪切模量和阻尼比不斷增大。

4 結語

該文結合云南昆明滇池湖盆地區的數字地震臺與重大工程，對區內的新近沉積土的動剪切模量和阻尼比進行了試驗。試驗的內容包括不區分陸、湖相沉積土與湖相沉積土的動剪切模量和阻尼比進行了測量與對比。通過對比可知：湖相沉積土與陸相沉積土的粉質粘土在動剪切模量和阻尼比方面差距很小，而粉土、細沙卻存在較大差異。證明該地區沉積環境對粉土與細沙的動力特性影響較大。通過該文的研究對云南昆明滇池湖盆地區的土動力特性進行了認識，為當地的防震減災工作及重大工程的抗震設計提供了基礎性的數據。

參考文獻

[1] 戰吉艷.蘇州第四紀沉積土動剪切模量比和阻尼比試驗研究[J].巖土工程學報，2012，3（28）：59-60.

[2] 孫田.深層海床粉質黏土動剪切模量和阻尼比試驗研究[J].土木工程學報，2012（S1）：9-14.endprint