近断裂带场地黄土动力特性试验研究.pdf

摘要

随着国家西部大开发战略和“一带一路”政策的实施和推进，西北黄土地区工程建

设如火如荼，而黄土地区工程性问题也日益突显。西安地处关中平原，发育有多条活动

断裂，地质环境复杂。如何在活动断裂场地进行城市地铁轨道交通建设工作，研究活动

断裂场地黄土动力特性和地下结构的抗震设计，一直是近年来亟需解决和完善的研究热

点内容。因此，以骊山山前断裂带场地黄土为研究对象进行动三轴试验，获取近断裂带

场地黄土动力学参数，为跨活断层地铁隧道建设提供参考和依据。

依托国家自然科学基金项目“跨活断层地铁隧道地震动力响应机制及安全设防研究

）”，利用动三轴试验系统，开展近断裂带场地黄土在不同固结比、不同固

结围压和不同饱和度下的动力学特性试验，获取近断裂带场地黄土的动力学参数和动强

度指标。主要研究成果如下：

（1）近断裂带场地黄土的~关系符合Hardin-Drnevich双曲线模型。同一动

dd

应变下，动应力幅值与围压和固结比呈正相关关系，但其增幅渐渐减小，饱和重塑黄土

的动应力水平远小于同一条件下的非饱和黄土。

（2）近断裂带场地黄土的动弹性模量、动剪切模量与围压和固结比呈负相关关系。

同一固结比下，围压越大，曲线位置越靠下，动模量的拟合值b越小，说明动弹性模量、

动剪切模量随应变增加其降幅越小。

（3）归一化处理后，近断裂带场地黄土的动弹性模量受其他因素影响明显，动剪

切模量的曲线具有良好的线性和归一化特征。

（4）近断裂带黄土的阻尼比与围压和固结比的呈负相关关系，其增速逐渐降低，

最后稳定于某一区间。饱和重塑黄土阻尼比稳定于0.15~0.175、非饱和重塑黄土的稳定

于0.1~0.125、非饱和原状黄土稳定于0.1~0.13，可见饱和度对阻尼比影响最大，围压和

固结比影响较小。

（5）当K=2时，黄土动力特性受土体扰动影响较大，原状黄土的动应力、最大等

c

效动弹性模量、最大等效动剪切模量等动力参数在量级上近似为重塑黄土的1.5倍。而

土体扰动后原状黄土与重塑黄土的阻尼比差值小于0.04，受影响不大。

（6）非饱和原状黄土的动强度、动强度指标均高于非饱和重塑黄土，但同一固结

比下扰动前后土体动强度指标差距不大，动粘聚力相差约2kPa，动内摩擦角最大仅相

差4°，土体扰动对动强度指标影响较小。

I

Abstract

Engineeringconstructioninnorthwestloessregionisfullydevelopedduetothe

developmentofthewesternregioninChinaandOneBeltOneRoadareimplemented.Butthe

engineeringproblemsinnorthwestloessregionarisefrequently.Xianislocatedin

Kuan-chungPlain,wheremanyactivefaultsandadversegeologicalenvironmentsare

common.Inrecentyears,thedevelopmentofurbanmetrorailtransitsysteminactivefault

site,thestudyondynamiccharacteristicsofloessinactivefaultsiteandtheseismicdesignof

undergroundstructureinactivefaultsitehavealwaysbeenhottopics.Thesehottopicsneed

tobedevelopedandimprovedurgently.T