非自由砂土场地地震液化机理与数值模拟研究

Earthquake damage investigations have shown that the influence of a structure on liquefaction potential of the site is significant. This study, proposed based on a series of seismic records of some sites, is going to develop a study on the seismic liquefaction mechanism of sites with liquefiable sand and silt, taking structures’ influence on soil dynamic behaviors under multi-directional earthquake into consideration. On this basis, a mathematical model will be developed to consider the structure’s effect, which can be used to simulate the dynamic response of a soil-structure system under multi-directional earthquake loading numerically. Integrated with the current seismic codes, a practical liquefaction analysis method will be proposed, which will evaluate liquefaction potential of the building site quantificationally and rapidly for different zones. The proposed method can provide support to structural design and damage prevention.

结构抗震安全性能与基础的抗震能力密不可分。尤其对于砂土场地，建设前的液化评估是重要一环。现有抗震规范在判断液化时均针对自由场地。震害调查表明，建筑物对场地液化的影响不可忽略。本研究拟基于场地地震响应实测数据，针对易液化的砂土、粉土场地，充分考虑建筑结构在多维地震作用下对土体自身的动力影响，开展场地地震液化响应机理研究。在此基础上，建立可以考虑建筑物影响的数学模型，实现多维地震下的土与结构体系动力响应数值模拟。并结合现有规范提出一种简便实用的液化分析方法，实现对建筑物场地不同区域液化的快速定量评价，为结构工程的设计和灾害防护提供支持。

基于地震响应计算理论及场地地震响应实测数据，建立考虑土与结构相互作用影响的非自由场地动力响应简化模型，综合考虑土的非线性、不同种类阻尼、水位变化及埋置条件等因素的影响。提出多维地震下场地响应分析的简化流程，并综合相互作用影响，分析了多维地震下非自由场地土与结构动力响应的规律，并在此基础上构建了多向地震作用下场地循环应力分析方法，提出了非自由场地地震液化评估的简化方法，可实现建筑物场地不同区域液化的快速定量评价。编制多向地震作用下自由场地响应程序PASS及非自由场地响应程序PASSI及相应液化分析模块。本研究针对易液化的砂土、粉土场地，充分考虑建筑结构在多维地震作用下对土体自身的动力影响，提出的液化评估方法简便快捷便于工程应用，与传统方法相比，具有更接近土体实际受力状态、机理更明确的特点，而分区的设定更有利于有针对性的进行抗液化地基处理。