• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

巴楚砂土与唐山砂土共振柱动力特性对比研究

董林 沈礼 夏坤 李燕 曾振宇 段文斐

董林,沈礼,夏坤,李燕,曾振宇,段文斐,2026. 巴楚砂土与唐山砂土共振柱动力特性对比研究. 震灾防御技术,x(x):1−11. doi:10.11899/zzfy20240267. doi: 10.11899/zzfy20240267
引用本文: 董林,沈礼,夏坤,李燕,曾振宇,段文斐,2026. 巴楚砂土与唐山砂土共振柱动力特性对比研究. 震灾防御技术,x(x):1−11. doi:10.11899/zzfy20240267. doi: 10.11899/zzfy20240267
Dong Lin, Shen Li, Xia Kun, Li Yan, Zeng Zhenyu, Duan Wenfei. Comparison Study on Dynamic Properties of Bachu Sand and Tangshan Sand Through Resonant Column Test[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention. doi: 10.11899/zzfy20240267
Citation: Dong Lin, Shen Li, Xia Kun, Li Yan, Zeng Zhenyu, Duan Wenfei. Comparison Study on Dynamic Properties of Bachu Sand and Tangshan Sand Through Resonant Column Test[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention. doi: 10.11899/zzfy20240267

巴楚砂土与唐山砂土共振柱动力特性对比研究

doi: 10.11899/zzfy20240267
基金项目: 国家自然科学基金(52278171)
详细信息
    作者简介:

    董林,男,生于1985年。副研究员。主要从事岩土地震工程研究。E-mail:donglin408@163.com

Comparison Study on Dynamic Properties of Bachu Sand and Tangshan Sand Through Resonant Column Test

  • 摘要: 巴楚地震液化砂土标贯击数与锥尖阻力指标普遍偏大,却仍然发生广泛液化,原因至今没有查明。选取唐山地震和巴楚地震典型液化砂土,进行室内土工试验,对比两种砂土物性指标差异,并分别按相对密度30%、50%、70%、80%制样进行共振柱试验,试验发现:(1)相同相对密度下,唐山砂土干密度大于巴楚砂土,孔隙比小于巴楚砂土,试样中固体颗粒更多,孔隙更少。因此,唐山砂土的动剪切模量和阻尼比都高于巴楚砂土。然而,共振柱激振作用会导致土样内部结构发生变化,由于巴楚砂土颗粒更加均匀且颗粒比重更大,其动力稳定性高于唐山砂土。(2)随着固结应力的增大,唐山砂土动剪切模量比与动剪应变关系包络线范围逐渐收窄,符合一般规律。巴楚砂土在300 kPa的固结应力下,包络线范围反而变得更宽,体现了巴楚砂土明显的剪胀效应。(3)在同样的固结应力下,常规相对密度范围内,巴楚砂土剪切波速小于唐山砂土。然而,随剪应变增大,巴楚砂土动力稳定性更强。这表明仅用剪切波速判别土体液化存在问题,因为剪切波速代表土体小应变时的状态,而液化则是土体在大应变时的状态。从这个角度来说,标准贯入试验和静力触探试验中土体都处于大应变状态,与液化状态更相似,可以建立更好的相关关系。
  • 图  1  巴楚砂土(左)与唐山砂土(右)

    Figure  1.  Bachu sand (left side) and Tangshan sand (right side)

    图  2  两种砂土颗粒级配曲线

    Figure  2.  Particle size distribution curves of two sands

    图  3  KTL共振柱试验系统

    Figure  3.  KTL resonant column test system

    图  4  3种固结应力下所有试样Gdd关系曲线

    Figure  4.  Gd -γd curves of all samples under different σc

    图  5  4种相对密度下所有试样Gdd关系曲线

    Figure  5.  Gdd curves of all samples with different relative density

    图  6  4种相对密度下所有试样λ-γd关系曲线

    Figure  6.  λ-γd curves of all samples with different relative density

    图  7  不同相对密度砂土试样Gmax-σc关系曲线

    Figure  7.  Gmax-σc curves of samples with different relative density

    图  8  不同固结压力下砂土Gmax- Dr关系曲线

    Figure  8.  Gmax vs Dr curves of samples under different σc

    图  9  3种固结应力下所有试样Gd/Gmaxd关系曲线

    Figure  9.  Gd/Gmax vs γd curves of all samples under different σc

    图  10  不同固结压力下砂土VS- Dr关系曲线

    Figure  10.  VS-Dr curves of samples under different σc

    图  11  不同固结压力下两种砂土VS-e关系曲线

    Figure  11.  VS-e curves of two sand samples under different σc

    表  1  砂土基本物理力学指标

    Table  1.   Basic physical and mechanical properties of two sands

    土样 不均匀系数Cu 曲率系数Cc 粉粒含量/% 颗粒比重Gs 最大干密度ρdmax/(g·cm−3) 最小干密度ρdmin/(g·cm−3) 最小孔隙比emin 最大孔隙比emax
    巴楚砂土 1.847 1.020 22.56 2.719 1.669 1.299 0.630 1.094
    唐山砂土 2.280 0.818 3.62 2.651 1.771 1.439 0.496 0.842
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    表  2  共振柱试验工况

    Table  2.   Test program of resonant column test

    原料 相对密度/% 孔隙比e 干密度ρd/(g·cm−3) 固结应力/kPa 试样编号
    巴楚砂土 30 0.955 1.391 100/200/300 BC-30
    50 0.862 1.460 100/200/300 BC-50
    70 0.769 1.537 100/200/300 BC-70
    80 0.723 1.578 100/200/300 BC-80
    唐山砂土 30 0.738 1.525 100/200/300 TS-30
    50 0.669 1.588 100/200/300 TS-50
    70 0.600 1.657 100/200/300 TS-70
    80 0.565 1.694 100/200/300 TS-80
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-27
  • 录用日期:  2025-02-20
  • 修回日期:  2025-02-09
  • 网络出版日期:  2026-03-04

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