渤海海域软表层土的动力特性

第３５卷第７期一一一一一一一一一一一哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报一一一一一一一

一一一Ｖｏｌ．３５?．７

２０１４年７月一一一一一一一一一一ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一一一一一一一一一一一Ｊｕｌ．２０１４渤海海域软表层土的动力特性

荣棉水１，２，李小军２

（１．中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室，北京１０００８５；２．中国地震局地球物理研究所，北京１０００８１）摘一要：为深入研究渤海海域软表层土的动力特性，在渤海海域多个钻孔钻探取样的基础上，研究了其软表层土的工程物理性质三利用振动三轴试验仪进行了一系列不排水动力试验，分析了渤海软表层土在动荷载作用下的动剪切模量比二阻尼比变化特征，并与陆域同等埋深软弱土进行了对比三利用Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈ模型二Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖ模型等开展了软土非线性动力本构关系研究三研究结果表明：在类似埋深条件下的陆域软弱土与海域软表层土动力特性有明显差异；Ｄａｖｉｄｅｎｋ?ｏｖ模型对陆域与海域软弱土动剪切模量比曲线的拟合效果优于Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈ模型三

关键词：海域软表层土；动力特性；动剪切模量比；阻尼比；Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈ模型；Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖ模型；本构关系

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１３０４０５３

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中图分类号：Ｐ３１５一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６?７０４３（２０１４）０７?０８３３?０６ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａ

ＲＯＮＧＭｉａｎｓｈｕｉ１，２，ＬＩＸｉａｏｊｕｎ２

（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｒｕｓｔａｌＤｙｎａｍｉｃｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｒｕｓｔａｌＤｙｎａｍｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｂｅｔｔｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｓｅａａｒｅａｓ，ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐ?ｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｓａｍｐｌｅｓｏｆｔｈｅｂｏｒｅｈｏｌｅｓｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａ．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｕｎｄｒａｉｎｅｄｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇａｄｙｎａｍｉｃｔｒｉａｘｉａｌｔｅｓｔａｐｐａｒａｔｕｓ．ＴｈｅｃｈａｎｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｓｆｏｒｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒ?ｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌａｔｔｈｅｓａｍｅｂｕｒｉａｌｄｅｐｔｈｉｎｔｈｅｍａｉｎｌａｎｄ．ＴｈｅＨａｒｄｉｎ?ＤｒｎｅｖｉｃｈｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅＤａｖｉｄｅｎｋｏｖｍｏｄｅｌｅｔｃ．ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｏｉｌｄｙ?ｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｅｘｉｓｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌｏｎｌａｎｄａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａｕｎｄｅｒｓｉｍｉｌａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｂｕｒｉａｌｄｅｐｔｈ．ＴｈｅＤａｖｉｄｅｎｋｏｖｍｏｄｅｌｃａｎｆｉｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏｃｕｒｖｅｓｏｆｂｏｔｈｔｈｅｓｏｆｔｓｏｉｌｏｎｌａｎｄａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａａｒｅａｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＨａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔｔｏｐｓｏｉｌｉｎｓｅａａｒｅａ；ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｄｙｎａｍｉｃｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｒａｔｉｏ；ｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏ；Ｈａｒｄｉｎ?Ｄｒｎｅｖｉｃｈｍｏｄｅｌ；Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖｍｏｄｅｌ；ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０１３?０４?１５．网络出版时间：２０１４?０５?１３１６：５０．

基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目（９１２１５３０１）；国

家自然科学基金青年资助项目（５１２０８４７４）；国家９７３计划

资助项目（２０１１ＣＢ０１３６０１）；中央公益型院所基本业务专

项基金资助项目（ＺＤＪ２０１４?０７）．

作者简介：荣棉水（１９８２?），男，高级工程师，博士研究生；

李小军（１９６５?），男，研究员，博士生导师．

通信作者：李小军，Ｅ?ｍａｉｌ：ｂｅｅｒｌｉ＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｍ．一一渤海海底蕴藏着丰富的石油二天然气矿产资源，其海域范围内海洋平台二跨海桥隧二港湾工程的不断

兴建，为进一步研究海域土体的动力特性提出了迫

切的要求三海域土体的动力特性与陆域土体有一定差别，主要原因是沉积环境二组成成分及天然固结状态等条件的不同，使得海洋土的物理性质及其工程特性与陆地土存在较大的差异三另外由于经受巨大自重二小波浪的长期作用和暴风巨浪二地震等非常环境荷载的瞬间作用，海床土体处于复杂的应力状态［１］三此外，相对于陆域土体，海域土体动力特性的研究开展得很少三渤海海域的海底软表层土强度很低，工程物理