水动力环境与土层剪切波速的关系研究 —— 以玉溪盆地为例

Sediment environment means the natural and geography environment of sedimentation when deposition process goes on, it includes geomorphology, climate, animals, plants, hydrodynamic, hydrochemistry and so on. The hydrodynamic environment of river, torrent and sheet flood mainly depends on the velocity and flow volume, it influences on the characters of sedimentary particles and porosity, coordination number and friction between particles, thus influences on the velocity of soil. In earthquake engineering field, site condition prominently causes variety of seismic ground motion in partial areas, mean while, shear wave velocity is an important character in site condition. Therefore, the study of the influence of hydrodynamic environment on soil shear wave velocity is helpful to the understanding, verification and prediction of soil character and it’s influence on earthquake ground motion..This project combines the Quaternary hydrodynamic environment character of river, torrent and sheet flood, the soil particles study in soil structure field, the fractal dimension character of soil particles and spheres-contact theory of the seismic wave in soil, take Yuxi Basin for example, analysis the relationship between the hydrodynamic environment, the particle gradation and porosity and the shear wave velocity of soil, research on a new method which can estimate shear wave velocity by Quaternary sedimentary, hydrology and a few of drilling data.

沉积环境是指沉积作用进行时具有的自然地理环境，主要包括地貌、气候、动植物、水动力和水化学等因素。河流、洪流及片流的水动力环境主要取决于流速和流量，它会影响沉积物颗粒的性状和它们之间的孔隙大小、配位数、摩擦力等特征，从而影响沉积土层的剪切波速。在地震工程学中，场地条件是引起地表震害和地震动局部变化的重要因素，剪切波速是影响场地条件的重要参数。因此，研究水动力环境特征与土层剪切波速的关系，有助于认识、验证甚至提前预测不同地区土体的物理力学特性以及它们对地震动的影响。.本项目拟结合第四系沉积学中河流、洪流及片流的水动力环境特征、土的结构性理论中有关土颗粒特征的研究、土粒度的分形维数特征表示方法和土层中地震波传播的颗粒接触理论，以玉溪盆地为例，分析水动力环境、土层颗粒级配和孔隙度、土层剪切波速的关系，研究由第四系沉积、水文资料和少量钻探测井资料估计场地剪切波速的新方法。

沉积环境是指沉积作用进行时具有的自然地理环境,河流、洪流及片流的水动力环境主要取决于流速和流量，它会影响沉积物颗粒的性状和它们之间的孔隙大小，从而影响沉积土层的剪切波速。本项目完成了玉溪盆地地区三个水动力环境特征明显的场地的钻探和波速测试等野外试验工作和土工试验，结合搜集的数据，完成了玉溪盆地沉积土层颗粒的分维特征研究，得到了使用维度描述土层颗粒级配特征的方法，分析了颗粒级配特征与不同水动力环境之间的联系，认为土层颗粒的分型特征与其形成的水动力环境有关，尤其是在河流沉积环境中形成的颗粒土，其维度特征明显，维度与土层埋深、剪切波速均呈负相关关系。而在盆地边缘的坡积、洪积为主导的区域，颗粒土的分型维度特征不明显；由0.5mm以上颗粒组成的大颗粒土的分型特征比较明显，这是由于该类土层形成于比较单一的河流沉积环境中。拟合了土层深度与剪切波速之间的经验公式，给出了使用土层孔隙度对深度-经验公式进行修正的方法，并对其误差进行了分析，使用该方法可以估计玉溪地区水动力环境特点明显的场地土层剪切波速。