地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围压(0.3,0.5,1,2 MPa)下高含冰量冻土的动应力应变关系和动弹性模量。试验结果显示,不同条件下冻土的动应力应变关系呈Hardin-Drnevich双曲线模型,并且不同温度、不同围压和不同含水量对模型参数都有着影响。动弹性模量随温度升高而减小,温度每升高1℃,弹性模量就下降12～15 MPa。围压对动弹性模量的影响有强化作用和弱化作用,-6℃时动弹性模量随围压增大而增大,-1℃时大应变情况下动弹性模量随围压增大而减小。对于高含冰量冻土,动弹性模量随含水量的增大先减小后增大。
为研究土的不同状态对桩基础桥梁地震反应的影响,以青藏线某跨度32m的高桩承台简支梁桥为工程背景进行分析。根据桩基础桥梁的振动特点,建立非线性有限元动力模型,分别分析冻土和非冻土2种不同状态下结构的地震响应。结果表明,冻土状态下承台加速度反应及振动频率较大,非冻土状态下承台的水平位移、桩尖压入变形及震后残余缝隙较大;非冻土状态下桩的水平位移较大,冻土状态下桩的剪力及弯矩最大值较大;冻土模型桩顶部内力较大,内力较大值的分布区域相对较小;非冻土模型桩底部内力较大;承台底部力~位移滞回曲线在冻土状态下呈滑移接触的特点,非冻土状态下呈饱满的纺锤状。