研究背景：

原位剪切应变剖面不仅可用于评价土体动力特性随深度的变化，还可用于评价地震波在土体中传播时埋地生命线和地下工程结构的安全性。但是，迄今为止，还没有用于测量土体剪切应变的仪器；而且，土体中剪切应变随深度、剪切波速、地震动强度（PGA、PGV）如何变化鲜见参考文献。如何评价近地表土体的原位剪切应变剖面并得到其高精度模型是岩土地震工程中亟待解决的关键科学问题之一。

研究方法及结果：

本研究利用美国6个岩土台阵在43次地震中记录的199组地震动数据建立的剪切应变剖面，研究了在不同地震荷载作用下，这些岩土台阵中剪切应变剖面的特征；基于回归分析得到了用于高精度评估II、III类（或D、E类）场地原位剪切应变剖面的模型；研究了剪切应变剖面中土体动力特性分别随着剪切应变、PGA和/或PGV增加的变化规律。结果表明：

1、随着PGA、PGV的增加，原位剪切应变剖面向剪切应变较大的方向移动，土体的性态向更高阶段或同一阶段的更高水平移动。

2、随着深度的增加，土体的原位剪切应变逐渐减小，土体的性态向较低阶段或同一阶段的较低水平移动。

3、剪切应变剖面中，接近于地表的、上部土体的剪切应变最大；土层越浅，剪切应变越大。最大剪切应变与PGA、PGV高度相关，且随PGA、PGV的增加而增大。

4 、对于II、III类（或D、E类）场地，与两个相邻强震仪之间峰值质点速度和钻孔法实测的剪切波速或/和中心深度组合相关的2个原位剪切应变剖面模型能够高精度地预测任一岩土台阵的原位剪切应变剖面。

该成果发表在国际期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Hai-Yun Wang*, Wei-Ping Jiang. In-situ shear-strain profile assessment in geotechnical array with ground motion data. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2023, 165 (2023) 107667. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2022.107667（IF：4.25，*通讯作者）

图1. 本研究建立的6个岩土台阵分别在EW和NS的剪切应变剖面。

图2. 近地表上部土体的最大原位剪切应变（γ_max）分别与PGA、PGV的关系。（a）γ_max与PGA的关系；（b）γ_max与PGV的关系。

图3.剪切应变剖面模型的验证结果。左栏为Eureka台阵（岩土剖面中均为土）数据的验证结果，右栏为Corona台阵（岩土剖面中22米之上为土，之下为基岩）数据的验证结果。