深埋饱和砂土地震响应特征及液化评价方法的试验及数值模拟研究

A group of high rockfill dams are being planned to be constructed on deep alluvial soils in Western China, where seismic activities are frequent and dam sites are within the influence of the intensive seismic zone, the seismic response and liquefaction probability of deep buried sand layers are directly related to the seismic safety of high rockfill dams. Therefore, how to evaluate the seismic response and liquefaction potential is worth studying. Aiming at the problem, the following works are carried out: (1)the influence of relative density and effective overburden pressure on the seismic response of deep buried sand is studied by laboratory dynamic tests and Centrifuge shaking table model tests and there numerical simulation, and the characteristics and mechanism of seismic response are investigated; (2)The influence of relative density and effective overburden pressure on liquefaction resistance of deep buried sand is studied by standard penetration tests (SPT)and there discrete element simulation, the mechanism of liquefaction resistance of deep buried saturated sand is investigated, and a formulas reflecting the relations between standard penetration test blow counts, relative density and effective overburden pressure is proposed and (3) Methods for determining the dynamic parameters of deep buried saturated sand considering in-situ structure effects are studied by laboratory dynamic tests and in-situ SPT and shear wave velocity tests. On the basis of these studies, A SPT-based method and a seismic analysis-based method considering in-situ structure effects for evaluating the liquefaction potential of deep buried saturated sand are established.

我国西部地区正在规划一批建在深厚覆盖层上的高土石坝，该地区强震活动频繁，覆盖层中深埋饱和砂土在强震作用下的响应特征和抗震稳定性直接关系到高土石坝的抗震安全。因此，如何准确评价深埋饱和砂土的地震响应和地震液化可能性是值得研究的科学问题。本项目针对该难题，采用室内动力试验、离心机振动台模型试验及其数值模拟，研究相对密度和上覆有效应力对饱和砂土地震响应的影响，揭示其响应特征和机理；采用室内标贯模型试验及其离散元数值模拟，研究相对密度和上覆有效应力对深埋饱和砂土抗液化强度的影响，结合室内动力试验，揭示深埋饱和砂土抗液化强度影响机理，提出标贯击数与相对密度和上覆有效应力之间的关系公式；通过室内动力试验和现场波速及标贯试验联合测试，研究考虑原位结构效应确定深埋饱和砂土动力特性参数的方法。在上述研究基础上，分别建立基于标贯试验和基于动力反应分析并考虑原位结构效应的深埋饱和砂土地震液化判别方法。

我国西部地区正在规划一批建在深厚覆盖层上的高土石坝，该地区强震活动频繁，覆盖层中深埋饱和砂土在强震作用下的响应特征和抗震稳定性直接关系到高土石坝的抗震安全。但覆盖层深埋饱和砂土原位结构性强，如何准确评价深埋饱和砂土的地震响应和地震液化可能性是学术界和工程界亟待解决的难题。.本项目针对该难题，综合采用室内试验、现场试验和数值模拟、离心机振动台模型试验及其数值模拟等手段，研究揭示了覆盖层深埋饱和砂土地震响应特征及抗液化强度影响机理，建立了联合室内和现场试验确定覆盖层土体动力特性参数的方法，建立了基于标贯试验的深埋饱和砂土地震液化评价方法和基于动力反应分析的地震液化评价方法。.（1）揭示了覆盖层深埋饱和砂土地震响应特征和抗液化强度影响机理。对较低有效固结应力到较高有效固结应力范围内超深厚覆盖层深埋砂土的地震响应特征进行了研究，深入研究了相对密度、有效围压力、初始剪应力等对覆盖层深埋饱和砂土抗液化强度的影响，系统阐明了覆盖层深埋砂土抗液化强度的影响机理和演化规律。.（2）提出了联合室内和现场试验、考虑原位结构效应确定土体动力变形特性参数和动强度参数的方法，建立了基于动力反应分析并考虑原位结构效应的深埋饱和砂土地震液化判别方法。包括联合现场波速试验和室内动力变形特性试验确定深埋砂土动力变形特性参数的方法，以及联合现场标贯试验或波速试验与室内动强度试验确定深埋砂土动强度参数的方法。.（3）建立了基于标贯试验的深埋饱和砂土地震液化评价方法。在现场标贯试验基础上，研究论证了标贯试验存在临界上覆有效应力，在液化判别中应考虑临界应力的影响，建立了基于标贯试验的深层砂土的地震液化评价方法。对于小于临界应力的点，直接按照实际应力状态进行判别；对大于临界应力的点，采用临界应力状态进行判别。