渤海海底土類動剪切模量比和阻尼比試驗研究

楊傳成 王冬雷

（山東省地震工程研究院，濟(jì)南 250021）

新北油田平于渤海東北部海域內(nèi)，工程場地跨度較大，沉積物為黃河沖洪積相、陸海交互相和海相不同沉積類型。本文依托新北油田海上平臺工程地震安全性評價項目，對該區(qū)域鉆孔土樣進(jìn)行了動三軸試驗研究工作。該試驗研究有利于加深對不同土質(zhì)動力學(xué)性能的認(rèn)識，可為該工程附近海域內(nèi)其它海洋建設(shè)工程工作提供借鑒和參考。

試驗土樣取自東營新北油田海上平臺項目9個鉆孔，鉆孔揭露地層為第四系沖積、海積層，巖性為粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土，各鉆孔揭露的上部地層巖性變化較小，下部地層稍有變化，但差異很小。9個鉆孔所在場地屬于同一個工程地質(zhì)單元。本研究選擇了12塊粉質(zhì)粘土、7塊粉砂、7塊粉土、2塊淤泥質(zhì)粘土，總計28個原狀土樣進(jìn)行了動三軸試驗。同時，引入變異系數(shù)將獲得的實(shí)驗結(jié)果與其他研究成果進(jìn)行了量化比較，具體結(jié)果見表1。根據(jù)新北油田28塊土樣動剪切模量比G/Gmax、阻尼比λ與剪應(yīng)變幅值γ衰減關(guān)系，對每次試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析，同時對同種土樣得到的結(jié)果進(jìn)行平平化處理，得出各土類動剪切模量和阻尼比隨剪應(yīng)變變化的推薦值。該工程附近海域內(nèi)的一般工程建設(shè)若受時時、費(fèi)用、試驗條件等方面因素制約，無法獲得動剪切模量比G/Gmax、阻尼比λ與剪應(yīng)變幅值γ衰減關(guān)系，可以參考本文資料。通過引入變異系數(shù)來比較多個研究者的試驗結(jié)果可以看出，隨著剪應(yīng)變幅值γ的增加，G/Gmax呈現(xiàn)變化幅度越來越大的一個趨勢，而阻尼比λ則與此相反。由于不同研究者所用的土樣取自于不同的地區(qū)，各地區(qū)土的沉積環(huán)境、物理和力學(xué)性能存在地區(qū)性差異。本文給出的土類動剪切模量比和阻尼比隨剪應(yīng)變變化的推薦值與其他研究者的結(jié)果存在一定的區(qū)別。因此，在重大工程建設(shè)時應(yīng)當(dāng)通過土的動力特性試驗來確保分析結(jié)果的可靠性。同種土體由于狀態(tài)不同也會導(dǎo)致動剪切模量比和阻尼比的差異。由于條件限制，本篇對同一類型土體沒有根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行細(xì)分，此外對于某些土類的動剪切模量比和阻尼比還有待充分的研究和認(rèn)識，需要進(jìn)一步的補(bǔ)充、驗證和完善。

表1 不同研究者對幾類土G/Gmax-?、λd-?推薦值的比較