Прогресс исследований за последние годы нелинейных свойств грунтов за последние годы в России и на Тайване
Authors: Jyun-Yan Huang , Zaalishvili V.B. , Melkov D.A. , Chun-Hsiang Kuo , Kuo-Liang Wen , Chun-Te Chen 
Published: July 2020

Soil nonlinearity has a significant influence on result seismic effect at strong motions which differ from weak and moderate ones. Practice of construction faced with adequate account of nonlinear effect in weak soils and demand techniques for design parameters assessment. Researches of recent years in the field of soil nonlinearity may enrich each other and find the main way for effective practices and building codes regularization. The aim of this work is allocation of parameters for nonlinearity description and corresponding techniques development. Methods.Field soil response analysis with sources of different power in conjunction with strong motion records were analyzed by means of regression analysis and other machine learning techniques. Mathematical modeling includes multiple reflected waves analysis technique and finite elements modeling. Results. The parameters that are closely related to the absorption and soil nonlinearity were identified. The empirical formulas connecting the areas of normalized and real spectra with the parameters of seismic loadings were obtained using regression analysis. The differences of absorption mechanism in dispersed (soft) and rocky soils were defined. Conclusion.The models of ground strata behavior in the case of variable intensity of dynamic action on the basis of consideration of the real area of the spectrum and the average value of the frequency, characterized by a linear and nonlinear elastic-inelastic deformation of the soils are offered. Degree of nonlinearity (DNL) metric may be efficiently used for stress-strain curve assessment, and in the absence of strong earthquakes records it can be applied for powerful seismic sources records analysis what determines the direction of future research.

Нелинейные свойства грунтов оказывают существенное влияние на результат сейсмического воздействия при сильных движениях, которые отличаются от слабых и умеренных. Практика строительства столкнулась с необходимостью адекватного учета эффекта нелинейности в слабых грунтах и методики оценки проектных параметров. Исследования нелинейных свойств грунтов проведенные за последние годы могут обогатить друг друга и найти основной путь для эффективной практики и регуляризации строительных норм. Целью работы является выделение параметров для описания нелинейности и разработки соответствующих методик. Методы исследования. Был проанализирован отклик грунта в полевых условиях с источниками различной мощности в сочетании с записями сильных движений с помощью регрессионного анализа и других методов машинного обучения. Математическое моделирование включает в себя метод анализа многократно отраженных волн и моделирование методом конечных элементов. Результаты. Были определены параметры, тесно связанные с поглощением и нелинейностью грунтов. С помощью регрессионного анализа были получены эмпирические формулы, связывающие области нормированного и реального спектров с параметрами сейсмических нагрузок. Выявлены различия механизма поглощения в дисперсных (рыхлых) и каменистых грунтах. Выводы. Предложены модели поведения наземных пластов при переменной интенсивности динамического воздействия на основе учета реальной площади спектра и среднего значения частоты, характеризующейся линейной и нелинейной упруго-неупругой деформацией грунтов. Критерий степени нелинейности (DNL) может быть эффективно использован для оценки кривой напряжения-деформации, а в отсутствие записей сильных землетрясений он может применяться для анализа записей мощных сейсмических источников, определяющих направление будущих исследований.