小研近海岸海洋土的等效动剪切模量和等效阻尼

1 引言
　　全球的海运港口、海峡航运航道、海洋石油储量和海上采油井都位于海岸海洋，对于海岸海洋的研究就越来越受到人们的重视。然而这些海洋工程建筑物除受静荷载作用之外，还会受到风，浪，地震等荷载的作用，分布在近岸海洋土表层的土，如淤泥、粘土、粉质粘土、砂土和其下地基土，如残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩等，土在动荷载作用下将会发生震动弱化，易使建筑物发生滑移和沉降等变形。因此，在进行海洋工程建筑物的地基设计计算中，应对地基进行动力稳定性分析，土的动剪切模量比和阻尼比是土动力稳定分析中两个必不可少的重要参数。对于这两个参数的选择是否符合实际情况对计算结果的可靠性有重要影响，也直接关系到工程结构的安全性和经济性。

　　所以本文基于我国东部部分沿海地区（如唐山市唐海县附近的曹妃甸，江苏南通的如东，福建省沿海的宁德和福清，以及珠江三角洲地区的台山，阳江等）的实际工程资料，分析得出海岸海洋土的动剪切模量比和阻尼比随剪应变幅值γ变化的平均曲线、包络线及其参数的推荐值，供实际工程参考借鉴。

　　2 最大动剪切模量的确定等效
　　线性粘-弹性模型(Hardin-Drnevich 模型)以线性粘-弹性理论为基础，同时考虑了土体的非线性性质，在地震工程中得到普遍应用。Gmax 为最大动剪切模量，可用1/Gmax与动剪应变幅γ 在纵轴上的截距的倒数求得，这主要是基于动应力～应变关系符合双曲线模型的假定。但是实际的试验曲线往往不满足这一假定，所以，本文确定最大动剪切模量Gmax 时，按实际的回归曲线上动剪应变幅为10-6 对应的等效动剪切模量作为最大动剪切模量Gmax。

　　3 土类的性质指标本文研究的土类

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　　4 试验资料统计
　　4.1 动剪切模量比随剪应变幅值γ变化曲线图
　　4.1.1 给出本文所研究的
　　我们东部海岸地区土类的归一化等效动剪切模量比随剪应变幅值γ变化曲线。由图可见，不论土类，还是区域的不同，土的应力-应变关系都显示出非线性和滞后性的一般规律。一般而言，归一化等效动剪切模量随动剪应变幅的增大而衰减的程度，主要受围压的影响，即随着围压的降低衰减加快。本文所研究的土类也有类似的结论。且可以看出，归一化的等效动剪切模量随动剪应变幅的变化也与区域有关。同一种土类在不同的区域其大小也是有差别的。通过比较，发现阳江地区的动模量值偏大，尤其是阳江地区的淤泥质土和宁德地区的淤泥质土的数值明显高于其他地区及其他土类。但是总体而言，不同地区的海岸海洋土还是比较集中的分布在一条窄条带内，归一化的等效动剪切模量相差不大。

　　按土类划分，将不同地区的相同土类集中研究。
　　4.1.2 各种土类归一化等效
　　动剪切模量与动剪应变的关系取值范围。由图像得到淤泥质土的值最大，在其他土类的上部。而砂土的范围比较大，其包络线包含了粉质粘土，淤泥，全风化花岗岩以及互层土。其中粉质粘土（与粘土相同）的上下包络线紧靠砂土包络线内侧，而淤泥则比较集中靠近粉质粘土的上包络线附近。全风化的包络线与淤泥比较相近，交叉在淤泥的两侧。互层土的上包络线在淤泥附近，下包络线基本与砂土重合。残积土的上包络线与砂土上包络线很近，而下包络线则在淤泥的附近。不同土类的包络线范围也体现了相应土类的归一化等效动剪切模量集中范围。

　　将不同地区的土类（淤泥，淤泥质土，粉质粘土，粘土，粉土，砂土，粉质粘土互粉砂，残积土，全风化花岗岩，强风化花岗岩）归一化等效动剪切模量的平均线集中体现在。可以看出不同土类动模量值由大到小依次是：粉土，残积土，全风化，淤泥质土，淤泥，砂土，粘土，粉质粘土，粉质粘土互粉砂。而当剪应变为5*10-4 时，由高到低G/Gmax 比为：1.13：1.11：1.1：1.1：1.07：1.07：1.04：1.03：1。具体数值见表2.

　　4.1.3 中所有海岸海洋土土类的平均线再做处理，建议了一般海岸海洋土类归一化等效动剪切模量与动剪应变关系的平均线和包络线取值范围。

　　4.2 阻尼比随剪应变幅值γ变化曲线图 内容来自www.nseac.com
　　4.2.1 给出本文所研究的我们
　　东部海岸地区土类的等效阻尼比随剪应变幅值γ变化曲线。相关研究表明[2]，动剪切模量越高阻尼比就越低，等效阻尼比随动剪应变幅的增大而增大，随围压的增大而减小。本文研究结果也进一步证实上述结论。 比较发现等效阻尼比随动剪应变幅的变化比归一化的等效动剪切模量随动剪应变幅的变化离散度大。随着动剪应变幅的增大，阻尼比上升也越快，表明土类进入较强的非线性，应变滞后于应力的现象更明显。