Study of Simplified Calculation Method for Seismic Settlement of Soft Soil Based on Triaxial Test
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摘要: 本文通过对天津滨海新区典型软土的静、动力学试验，分析了软土残余应变的变化规律，提出了结合地区震陷经验系数的软土震陷简化计算方法，并利用1976年唐山7.8级地震中天津塘沽地区软土震陷观测资料对计算方法进行了验证。结果表明，本方法用于估算自由地表震陷量是可行的，对中小工程中软土震陷量的估算具有一定的参考价值。Abstract: Based on the static and dynamic mechanical test of soft soil in Tianjin, we analyzed change law of residual strain of soft soil. The estimation method based on static algorithm and empirical coefficient is developed to compute the seismic settlement of soft soil. By comparing the calculated results with the measured data in the 1976 Tangshan earthquake, we proved that this method is feasible. It can be used to estimate the seismic settlement of soft soil in small and middle scale engineering project.
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Key words:
- Soft soil /
- Dynamic triaxial test /
- Residual stain /
- Calculation method
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图 2 50kPa动应力下试样残余应变与振次关系曲线
Figure 2. Relationship of residual strain and cyclic number under 50kPa
图 3 60kPa动应力下试样残余应变与振次关系曲线
Figure 3. Relationship of residual strain and cyclic number under 60kPa
表 1 天津软土的邓肯参数
Table 1. Duncan parameters of soft soil in Tianjin
土类 Ks/kPa Ns 摩擦角/° 粘聚力/kPa 破坏比 淤泥质土 1237 0.465 12 20 0.478 淤泥质粉质粘土 2930 0.39 12 44 0.687 
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表 2 50kPa动应力下各组拟合成果
Table 2. Fitting result of residual strain under 50kPa
试样深度/m 拟合参数 相关系数 A b 6.5 0.0014 1.72 0.9941 7.0 0.00018 1.95 0.987 7.5 0.000035 2.47 0.997 9.5 0.00010 2.53 0.9987 11.5 0.00010 2.31 0.995
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表 3 60kPa动应力下各组拟合成果
Table 3. Fitting result of residual strain under 60kPa
试样深度/m 拟合参数 相关系数 A b 6.0 0.0040 2.28 0.9975 7.0 0.00040 1.96 0.9949 7.5 0.0040 1.77 0.9985 11.5 0.00010 2.52 0.995 12.5 0.00060 2.142 0.9988 13.5 0.0020 2.14 0.997
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表 4 不同震级下等效振动次数
Table 4. Equivalent vibration frequency under different magnitude
震级 6.5 7 7.5 8 振次 8 12 20 30
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表 5 天津地区软土残余应变
Table 5. Residual strain of soft soil in Tianjin
序号 深度 层厚 土类 7.5级地震影响下残余应变 8级地震影响下残余应变 1 4.7 4.7 填土 - - 2 5.5 0.8 填土 - - 3 8.3 2.8 淤粉 0.01 0.2 4 9 0.7 粉粘 0.1 0.3 5 12 3 淤粘 0.1 0.3 6 15.8 3.8 淤粘 0.2 0.35 7 17.5 1.7 粉粘 - - 8 20 2.5 粉粘 - -
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表 6 土层震前模量
Table 6. Soil modulus before earthquake
序号 深度/m 层厚/m 土类 大主应力/kPa 小主应力/kPa 震前模量/kPa 1 4.7 4.7 杂填土 42 28 9571 2 5.5 0.8 素填土 50 34 18103 3 8.3 2.8 淤粉粘 76 50 14632 4 9 0.7 粉粘 81 54 13723 5 12 3 淤粘 103 69 14428 6 15.8 3.8 淤粘 131 88 15186 7 17.5 1.7 粉粘 147 98 16207 8 20 2.5 粉粘 169 113 14232
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表 7 土层震后模量
Table 7. Soil modulus after earthquake
序号 深度/m 层厚/m 土类 震前模量/kPa 7.5级地震影响下割线模量/kPa 8级地震影响下割线模量/kPa 7.5级地震影响下软化模量/kPa 8级地震影响下软化模量/kPa 1 4.7 4.7 杂填土 9571 - 9571 9571 9571 2 5.5 0.8 素填土 18103 - 18103 18103 18103 3 8.3 2.8 淤粉粘 14632 251667 14632 13828 6765 4 9 0.7 粉粘 13723 27033 13723 9103 5439 5 12 3 淤粘 14428 34433 14428 10168 6392 6 15.8 3.8 淤粘 15186 21903 15186 8968 6861 7 17.5 1.7 粉粘 16207 - 16207 16207 16207 8 20 2.5 粉粘 14232 - 14232 14232 14232
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表 8 地震影响下自由地表震陷
Table 8. Seismic settlement of free ground under earthquake motion
序号 深度/m 层厚/m 土类 7.5级地震影响下各层震陷量/m 7.5级地震影响下总沉震陷量/cm 8级地震影响下各层震陷量/m 8级地震影响下总震陷量/m 1 4.7 4.7 填土 - 4.9 - 12.9 2 5.5 0.8 填土 - - 3 8.3 2.8 淤粉 0.001 0.025 4 9 0.7 粉粘 0.003 0.009 5 12 3 淤粘 0.013 0.039 6 15.8 3.8 淤粘 0.032 0.056 7 17.5 1.7 粉粘 - - 8 20 2.5 粉粘 - -
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表 9 不考虑模量软化的自由场地沉降量
Table 9. Free ground settlement without consideration of soften model
序号 深度/m 层厚/m 土类 竖向应力/kPa 动应力/kPa 震前模量/kPa 应变值/% 沉降值/cm 1 4.7 4.7 杂填土 42.3 20.6 9571 0.007 20 2 5.5 0.8 素填土 50.3 24.2 18103 0.004 3 8.3 2.8 淤粉粘 75.5 34.9 14632 0.008 4 9 0.7 粉粘 81.1 37.1 13723 0.009 5 12 3 淤粘 103.3 45.1 14428 0.010 6 15.8 3.8 淤粘 131.42 54.0 15186 0.012 7 17.5 1.7 粉粘 146.72 58.5 16207 0.013 8 20 2.5 粉粘 169.22 64.6 14232 0.016
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表 10 天津滨海地区自由场地软土震陷量修正系数
Table 10. The settlement correction coefficient of free soft soil site in Tianjin
地面峰值加速度/g 震级/M 修正系数C 0.25 7.5 0.2 8 0.6 0.4 7.5 0.25 8 0.5
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