砂土震陷是主要的震灾之一，但地震荷载特性对砂土震陷影响规律不明确，现行砂土震陷计算方法存在严重不足。本课题通过理论分析、数值模拟和室内试验，研究了地震荷载特性评价方法，提出了多维地震荷载等效循环周数计算模型；分析了地震加载序列、加载方向、不对称性、振动波型、地震动维度、强度、脉冲特性及砂土特性和场地参数对震陷的影响，提出了考虑地震荷载特性的非饱和与饱和砂土震陷计算方法。研究了近断层速度脉冲地震动作用下边坡变形规律，提出了基于速度脉冲地震动边坡地震位移统一预测模型。结果表明：多维地震荷载等效循环周数计算模型可准确预估地震荷载；同一砂土相对密度和上覆荷载条件下，振幅相同的振动型地震波引起的砂土震陷比冲击型地震波引起的震陷大；地震动维度和方向对震陷有重要影响，采用单向水平地震荷载计算砂土震陷不准确，水平双向荷载引起的震陷值约为单向荷载震陷的1.5-2.3倍；震陷量与地震动速度谱强度相关性较好，随地震强度增加，震陷量增大；近断层脉冲地震动引起的砂土变形和孔压积累远大于非脉冲地震动。砂土相对密度对震陷有较大影响，增大砂土相对密度可有效减小震陷和地表侧向位移；计算饱和砂土震陷应考虑渗透系数的影响，变渗透模型可提高数值方法模拟饱和砂土地震响应的准确性；干砂阻尼比和频率比的取值对计算场地非线性响应影响显著；相同地震荷载条件下，砂土场地地表侧移量残余值与地表倾角呈线性增长关系；提出的地震荷载作用下砂土震陷计算方法可准确计算砂土震陷值。速度脉冲地震动引发的边坡位移远大于非脉冲地震动引起的位移值，对长周期边坡影响尤为明显；基于边坡参数和脉冲地震动参数建立的预测模型可较为准确的预估边坡地震位移。本项研究可完善土动力学理论等，为抗震设计提供理论依据和技术保障，具有重要的理论价值和工程意义。 2100433B

砂土震陷是主要的震灾之一，现行砂土震陷计算方法明显不足。本课题拟通过理论分析、数值模拟和室内试验，研究多向地震荷载作用砂土震陷计算方法。建立弹塑性边界面模型的有限元模型，模拟分析多向地震荷载作用下砂土动单剪试验，研究地震加载序列、加载方向、不对称性及振动波型和单双向加载、不同震级和震中距及砂土相对密度等对震陷的影响；基于有限元数值模拟单双向加载的等效循环周数，实现混合非线性回归分析，建立砂土震陷等效循环周数计算模型；进行不同砂土震陷系列动单剪试验，验证基于Richart-Newmark (R-N)累积损伤原理进行等效循环周数计算的有效性，提出多向地震荷载作用和加载次序影响的砂土震陷计算新方法；建立砂土R-N模型参数数据库和回归分析模型，提供R-N累积损伤模型的参数校核曲线，试验验证多向地震作用砂土震陷计算方法的有效性。本项研究将完善土动力学理论等，为抗震设计提供理论依据和技术保障。

地震循环荷载作用下,砂质粉土及部分黏质粉土(俗称粉细砂)失去其原有的固结属性,像流体一样运动的现象。通常地震灾区的“喷水冒砂”,就是地震砂土液化的表现。对于港湾城市近海工程、地下浅埋管道(包括对于地铁工程)、桩基埋深不超过20米的建筑等的破坏,都是比较严重的。

在实际工程中，群桩所受的水平荷载（如波浪荷载和地震荷载）极可能沿着非对称轴方向施加，而且具有多方向的特点。为了研究不同加载路径对群桩水平承载力的影响，进行了沿对称轴方向和沿非对称轴方向水平单向荷载作用下的群桩模型试验，得到了加载方向对桩间距分别为3D，5D和7D的2X2群桩和桩间距为5D的3X3群桩的总承载力，荷载在各桩分配等的影响规律；还进行了十字和圆形加载路径下群桩响应的试验研究。通过三轴试验测定了试验用砂的力学特性参数后，建立了砂土中水平受荷群桩的有限元分析模型，分析结果揭示的加载方向对群桩承载力和群桩效应的影响规律与试验所得结果基本一致。 2100433B

桩基础通常以群桩的形式存在。水平荷载下的桩-土相互作用是一个十分复杂的问题，对于群桩基础尤其如此。国内外对于水平荷载作用下的群桩研究与单桩相比相对较少，而且已有的研究及成果主要集中在单向（单调或周期）水平荷载下群桩基础的工作性状方面，荷载的方向往往沿着群桩水平布置的对称轴方向。但在实际工程中，群桩所受的水平荷载（如波浪荷载和地震荷载）极可能沿着非对称轴方向施加，而且具有多方向的特点。申请人已进行的研究表明，单桩在多向加载条件下的水平承载力要显著低于单向加载条件下的水平承载力。沿非对称轴方向加载对群桩的水平工作性状和水平承载力有何影响？多方向同时加载对群桩的水平承载力和桩身内力又会带来哪些影响？本项目将通过室内模型试验对这些问题进行研究，同时借助数值分析手段对不同加载路径下群桩的桩-土相互作用机理进行深入的分析。