Invariance Theory of Sand Liquefaction under Cyclic Loadings

CHEN Guoxing; WU Qi; Charng Hsein JUANG

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20250501002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Invariance Theory of Sand Liquefaction under Cyclic Loadings

更新时间：2026-01-07

- Invariance Theory of Sand Liquefaction under Cyclic Loadings
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 6, Pages: 1311-1370(2025)
- 作者机构：
  
  1.南京工业大学岩土工程研究所，江苏南京 210009
  2.江苏省土木工程防震技术研究中心，江苏南京 210009
  3.Emeritus College， Clemson University， SC 29634， USA
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20250501002
  CLC： TU443
- Received：01 May 2025，
  
  Revised：2025-05-09，
  
  Published：28 December 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
陈国兴,吴琪,Charng Hsein JUANG.砂土液化不变性理论[J].防灾减灾工程学报,2025,45(06):1311-1370.

CHEN Guoxing,WU Qi,JUANG Charng Hsein.Invariance Theory of Sand Liquefaction under Cyclic Loadings[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(06):1311-1370.
陈国兴,吴琪,Charng Hsein JUANG.砂土液化不变性理论[J].防灾减灾工程学报,2025,45(06):1311-1370. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20250501002.

CHEN Guoxing,WU Qi,JUANG Charng Hsein.Invariance Theory of Sand Liquefaction under Cyclic Loadings[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(06):1311-1370. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20250501002.

摘要

由于地震动和海浪的随机性、可液化土的多样性以及砂土液化机制的复杂性，当前对液化机理、多因素影响下超静孔隙水压力（

）的增长规律及液化触发准则等基础问题仍存在争议。陈国兴等基于数十年的研究，提出了砂土液化不变性理论。该理论揭示了循环加载下可液化土的状态阈值不变性及控制循环行为与固‑液相变的内在规律不变性，构建了基于物理力学关联不变性的场地液化评价的普适新范式。该理论包括以下四方面：（1）对初始物理状态确定的可液化土，门槛广义剪应变是区分土的非线性弹性与弹塑性状态的本征指标，其值为定值。单位体积累积耗散能（

）与广义剪应变幅值（

）之间服从幂律关系，体现了本构行为的物理不变性；（2）土颗粒‑组构系统的演化是可液化土中

增长的基本物理力学机制，其伴生的土的物理状态改变是驱动

增长的内因，且不同循环加载下

增长速率的差异主要源自剪应变率的差异。固‑液混合相向液相转变的边际峰值孔压比（

，pm

）兼具力学与物理双重不变性。

，pm

= 0.90可作为室内单元试验和现场土的液化触发判据。单元体循环应力比（USR）与液化触发（相应

，pm

= 0.90）所需循环次

数（

clt

）呈负幂律关系，构成固‑液混合相与液相的相变阈值线。USR‑

clt

曲线仅取决于可液化土的初始状态；（3）等效骨架孔隙比可作为粒状土物理状态的单变量表征指标。当细颗粒含量低于其阈值时，其与15次循环抗液化强度及应力修正的剪切波速呈负幂律关系。基于此，构建了基于物理状态指标的场地液化评价的普适新范式；（4）以广义剪应变作为等效剪应变（

）指标，以增量Δ

= 0作为所构建的广义非Masing非线性滞回本构模型的加/卸载判据。该应变反转判据与应力‑应变的滞回路径无关。最大剪切模量与极（最大、最小）孔隙比的物理关联性具有不变的数学形式。宽应变范围的等效割线剪切模量与阻尼比可通过剪应力/应变的自/互相关函数提取，其算法兼具数学形式与物理机制的不变性。峰值孔压比

与

存在普适性关联形式；基于物理的峰值孔压增量（Δ

）模型呈现本构行为‑数学形式‑循环加载条件的三重不变性。广义非Masing本构模型与Δ

模型的耦合形构成新的有效应力本构模型。提出了两种基于

的场地液化评价的通用新方法：基于

模型的总应力法和基于Δ

模型的有效应力法。该理论可为科学界与工程界重新诠释液化机制、改进液化评价范式及制定液化灾害防控策略提供统一的理论基础。

Abstract

Due to the uncertainties in seismic motions and storm waves

the diversity of liquefiable soils

and the complexity of sand liquefaction mechanisms

fundamental issues such as fundamental physico-mechanical mechanisms behind excess pore water pressure (

) generation in a liquefiable soil

the collective effects of multifactorial interactions on ue generation

and liquefaction triggering criteria remain unclear. Based on decades of studies

Chen et al. proposed an invariance theory of sand liquefaction

incorporating invariant state thresholds and intrinsic laws governing cyclic behavior and solid-liquid phase-transitions

which lead to a universal paradigm for site liquefaction evaluation rooted in invariant physical and mechanical correlations. This novel theory of sand liquefaction mainly includes the following four aspects. (1) For a liquefiable soil at a specific initial physical state

the threshold generalized shear strain is an intrinsic index that distinguishes nonlinear elastic and elastoplastic states

with a constant value. A power-law relationship

is observed between cumulative dissipated energy per unit volume (

) and generalized shear strain amplitude (

)

reflecting the invariance in constitutive behavior. (2) The evolution of soil particle-fabric system governs ue generation in liquefiable soils through physico-mechanical mechanisms

with physical state changes serving as the intrinsic mechanism driving

generation. Differences in

generation rates under various cyclic loadings primarily stem from corresponding differences in shear strain rates. The marginal peak excess pore pressure ratio (

)

marking the transition from a solid-liquid mixed phase to a transiently viscous fluid phase

exhibits dual invariance in mechanics and physics. A

value of 0.90 can be used as a liquefaction triggering criterion for soils both in laboratory element tests and field conditions. The relationship between USR (unit cyclic stress ratio) and

clt

(number of cycles required to trigger liquefaction defined by

=0.90) follows a negative power-law

thereby forming the threshold state line between the solid-liquid mixed phase and the liquid phase. This USR-

clt

curve depends solely on the initial state of the soil. (3) The equivalent skeleton void ratio (

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755925&type=

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755908&type=

3.47133350

3.97933316

) serves as a single-variable proxy for the physical state of granular soils. For soils with fines particle content below a threshold

negative power-laws exist in the correlations between liquefaction resistance (CRR

or URR

) in 15 cycles and

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755925&type=

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755908&type=

3.47133350

3.97933316

and between the stress-corrected shear-wave velocity (

) and

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755925&type=

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755908&type=

3.47133350

3.97933316

. Based on the principle of mapping transitivity

a unique correspondence between CRR

and

i.e.

liquefaction triggering curve

can be established through the index

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755925&type=

https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=97755908&type=

3.47133350

3.97933316

indicating a novel and universal paradigm for site liquefaction potential evaluation. (4) The generalized shear strain serves as an equivalent shear strain (

) proxy for reflecting the 2D and 3D stress-strain state. A shear strain reversal at the irregular stress-strain loops of cycles in the Chen et al.'s generalized non-Masing

nonlinear

and hysteretic constitutive model of soil will occur when the incremental shear strain Δ

=0. This strain reversal criterion is independent of the stress-strain hysteretic paths. The physical correlation between the maximum shear modulus and the extreme (maximum and minimum) void ratios exhibits an invariant mathematical form. Equivalent secant shear modulus and damping ratio across a wide strain range can be calculated through the shear stress/strain autocorrelation/cross-correlation functions

with algorithms invariant in mathematical form and physical mechanism. The physics-based model for the peak pore pressure increment (Δ

) demonstrates triple invariance in constitutive behavior

mathematical form

and cyclic loading conditions. A universal correlation links the

peak pore pressure ratio (

) to

. The coupling of the Chen et al.'s non-Masing constitutive model and the Chen et al.'s Δ

model yields a novel effective stress-strain constitutive model of soil. Consequently

two novel universal site liquefaction potential evaluation methods are established: a total stress method (

model-based) and an effective stress method (Δ

model-based). The invariance theory provides a unified basis for refining liquefaction mechanisms

improving evaluation methodologies

and advancing mitigation strategies in geotechnical earthquake engineering. The insights derived from decades of research

as reported in this study

will potentially enable the scientific and engineering communities to reinterpret the liquefaction mechanism

its evaluation paradigms

and liquefaction mitigation strategies.

关键词

Keywords

references

王国维 . 古本竹书纪年辑校 · 今本竹书纪年疏证［M］. 北京：国家图书馆出版社， 2021 ： 160 .

［元］脱脱 . 宋史（全四十册）丛书：点校本二十四史［M］. 北京：中华书局， 1977 ： 14024 .

Tappan E M . The world’s story： A history of the world in story， song and art . Vol . 5 ： Italy， France， Spain， and Portugal［M］. Boston ： Houghton Mifflin ， 191： 618 ‑ 628 .

Holzer T L ， Noce T E ， Bennett M J . Strong ground motion inferred from liquefaction caused by the 1811–1812 New Madrid， Missouri， earthquakes ［J］. Bulletin of the Seismological Society of America ， 2015 ， 5 （ 5 ）： 2589 ‑ 2603 .

Hayati H ， Andrus R D . Liquefaction potential map of Charleston， South Carolina based on the 1886 earthquake ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2008 ， 134 （ 6 ）： 815 ‑ 828 .

Wakamatsu K ， Hamada M ， Yasuda S ， et al . Liquefaction induced ground displacement during the 1923 Kanto earthquake ［C］∥ Proceedings of the Second US‑JAPAN Workshop on Liquefaction ， Large Ground Deformation and Their Effects on Lifelines . Tokyo ： Springer ， 1989 ： 36 ‑ 49 .

Ohsaki Y . Niigata Earthquake， 1964 building damage and soil condition ［J］. Soils and Foundations ， 1966 ， 6 （ 2 ）： 14 ‑ 37 .

Youd T L . Ground failure investigations following the 1964 Alaska earthquake ［C］∥ Proceedings of the 10th U.S. National Conference on Earthquake Engineering Frontiers of Earthquake Engineering . Alaska ：［s.n.］， 2014 .

国家地震局震害防御司 . 中国近代震目录（公元1912年—1990年 M s ≥ 4 . 7）［M］. 北京：中国科学技术出版社， 1999.

Liu H X . Seismic damage during great Tangshan earthquake （Vol. 1）［M］. Beijing， China ： Seismology Press ， 1986 .

Hatanaka M ， Uchida A ， Ohara J . Liquefaction characteristics of a gravelly fill liquefied during the 1995 Hyogo‑Ken Nanbu Earthquake ［J］. Soils and Foundations ， 1997 ， 37 （ 3 ）： 107 ‑ 115 .

Verdugo R . Comparing liquefaction phenomena observed during the 2010 Maule， Chile earthquake and 2011 Great East Japan earthquake ［C］∥ Proceedings of the International Symposium on Engineering Lessons Learned from the 2011 Great East Japan Earthquake . Tokyo， Japan ：［s.n.］， 2012 ： 707 ‑ 718 .

Bray J D ， Olaya F R . 2022 H. Bolton Seed memorial lecture： evaluating liquefaction effects ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2023 ， 149 （ 8 ）： 03023002 .

Tanjung M I ， Irsyam M ， Sahadewa A ， et al . Overview of flowslide in Petobo during liquefaction of the 2018 Palu Earthquake ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2023 ， 173 ： 108110 .

Bol E ， Özocak A ， Sert S ， et al . Evaluation of soil liquefaction in the city of Hatay triggered after the February 6， 2023 Kahramanmaraş‑Türkiye earthquake sequence ［J］. Engineering Geology ， 2024 ， 339 ： 107648 .

NASEM （National Academies of Sciences， Engineering， and Medicine） . State of the art and practice in the assessment of earthquake‑induced soil liquefaction and its consequences ［M］. Washington， DC ： National Academies Press ， 2021 .

Huang W X . Criterion for the stability of saturated sand foundations and slopes against liquefaction ［J］. Science China ， 1960 ， 9 （ 1 ）： 62 ‑ 67 .

汪闻韶 . 饱和砂土振动孔隙水压力试验研究［J］. 水利学报， 1962 ， 2 ： 37 ‑ 47 .

Wang W S . Study on pore water pressures of saturated sands due to vibration ［J］. Shuili Xuebao ， 1962 ， 2 ： 37 ‑ 47 . （in Chinese）

Seed H B ， Lee K L . Liquefaction of saturated sands during cyclic loading ［J］. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division， ASCE ， 1966 ， 92 （ 6 ）： 105 ‑ 134 .

汪闻韶 . 一个飽和粉質壤土的振动試驗［J］. 水利学报， 1965 ， 1 ： 49 ‑ 55 .

Lee M K ， Finn W D L . DESRA‑1， Program for the dynamic effective stress response analysis of soil deposits including liquefaction evaluation ［R］. Vancouver， B.C. Canada： Department of Civil Engineering， University of British Columbia， 1975.

Stuedlein A W ， Alemu B ， Evans T M ， et al . PEER workshop on liquefaction susceptibility ［R］. Pacific Earthquake Engineering Research Center， Berkeley， CA ： University of California ， 2023 .

Ishihara K . Liquefaction and flow failure during earthquakes ［J］. Géotechnique ， 1993 ， 43 （ 3 ）： 351 ‑ 451 .

De Alba P ， Chan C K ， Seed H B . Determination of soil liquefaction characteristics by large scale laboratory tests ［R］. Berkeley， CA ： University of California ， 1975 .

Kammerer A M . Undrained response of Monterey 0/30 sand under multidirectional cyclic simple shear loading conditions ［R］. Berkeley， CA ： University of California ， 2002 .

Ishihara K . Soil behaviour in earthquake geotechnics ［M］. New York ： Oxford University Press ， 1996 .

Chen G X ， Wu Q ， Zhou Z L ， et al . Undrained anisotropy and cyclic resistance of saturated silt subjected to various patterns of principal stress rotation ［J］. Géotechnique ， 2020 ， 70 （ 4 ）： 317 ‑ 331 .

Chen G X ， Ma W J ， Qin Y ， et al . Liquefaction susceptibility of saturated coral sand subjected to various patterns of principal stress rotation ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2021 ， 147 （ 9 ）： 04021093 .

Chen G X ， Qin Y ， Wu Q ， et al . A unified model of cyclic shear‑volume coupling and excess pore water pressure generation for sandy soils under various cyclic loading patterns ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2024 ， 150 （ 9 ）： 04024075 .

Zhou X Z ， Stuedlein A W ， Chen Y M ， et al . Cyclic response of loose anisotropically‑consolidated calcareous sand under progressive wave‑induced elliptical stress paths ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2020 ， 146 （ 12 ）： 04020143 .

Zhou X Z ， Stuedlein A W ， Chen Y M ， et al . Cyclic strength of loose anisotropically‑consolidated calcareous sand under standing waves and assessment using the unified cyclic stress ratio ［J］. Engineering Geology ， 2021 ， 289 ： 106171 .

Kramer S L . Geotechnical earthquake engineering ［M］. Upper Saddle River， NJ ： Prentice Hall ， 1996 .

Chen G X ， Wu Q ， Zhao K ， et al . A binary packing material‑based procedure for evaluating soil liquefaction triggering during earthquakes ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2020 ， 146 （ 6 ）： 04020040 .

Dadashiserej A ， Jana A ， Stuedlein A W ， et al . Cyclic resistance models for transitional silts with application to subduction zone earthquakes ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2024 ， 150 （ 2 ）： 04023135 .

Stuedlein A W ， Dadashiserej A ， Jana A ， et al . Liquefaction susceptibility and cyclic response of intact nonplastic and plastic silts ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2023 ， 149 （ 1 ）： 04022125 .

Seed H B ， Idriss I M . Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential ［J］. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division， ASCE ， 1971 ， 97 （SM 9 ）： 1249 ‑ 1273 .

Whitman R V . Resistance of soil to liquefaction and settlement ［J］. Soils and Foundations ， 1971 ， 11 （ 4 ）： 59 ‑ 68 .

Xie J F . Empirical criteria of sand liquefaction. Special session on earthquake engineering in China ［C］∥ Proceedings of the Second US National Conference on Earthquake Engineering . Stanford， CA ： Stanford University ， 1979 .

Andrus R D ， Stokoe II K H . Liquefaction resistance of soils from shear‑wave velocity ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2000 ， 126 （ 11 ）： 1015 ‑ 1025 .

Youd T L ， Idriss I M . Liquefaction resistance of soils： Summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2001 ， 127 （ 10 ）： 817 ‑ 833 .

Juang C H ， Jiang T ， Andrus R D . Assessing probability‑based methods for liquefaction potential evaluation ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2002 ， 128 （ 7 ）： 580 ‑ 589 .

Juang C H ， Yuan H M ， Lee D H ， et al . Assessing CPT‑based methods for liquefaction evaluation with emphasis on the cases from the Chi‑Chi， Taiwan， earthquake ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2002 ， 22 （ 3 ）： 241 ‑ 258 .

Robertson P K . Interpretation of cone penetration tests-a unified approach ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2009 ， 46 （ 11 ）： 1337 ‑ 1355 .

Idriss I M ， Boulanger R W . Soil Liquefaction during Earthquakes ［R］. Oakland， CA ： Earthquake Engineering Research Institute ， 2008 .

Idriss I M ， Boulanger R W . SPT‑based liquefaction triggering procedures ［R］. Davis， California ： Department of Civil and Environmental Engineering， University of California ， 2010 .

Boulanger R W ， Idriss I M . Probabilistic standard penetration test‑based liquefaction‑triggering procedure ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2012 ， 138 （ 10 ）： 1185 ‑ 1195 .

Kayen R ， Moss R E S ， Thompson E M ， et al . Shear‑wave velocity‑based probabilistic and deterministic assessment of seismic soil liquefaction potential ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2013 ， 139 （ 3 ）： 407 ‑ 419 .

Chen G X ， Xu L Y ， Kong M Y ， et al . Calibration of a CRR model based on an expanded SPT‑based database for assessing soil liquefaction potential ［J］. Engineering Geology ， 2015 ， 196 ： 305 ‑ 312 .

Chen G X ， Kong M Y ， Sara K ， et al . Calibration of V s ‑based empirical models for assessing soil liquefaction potential using expanded database ［J］. Bulletin of Engineering Geology and the Environment ， 2019 ， 78 ： 945 ‑ 957 .

Cetin K O ， Seed R B ， Kayen R E ， et al . SPT‑based probabilistic and deterministic assessment of seismic soil liquefaction triggering hazard ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2018 ， 115 ： 698 ‑ 709 .

Maurer B W ， Green R A ， Van Ballegooy S ， et al . Development of region‑specific soil behavior type index correlations for evaluating liquefaction hazard in Christchurch， New Zealand ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2019 ， 117 ： 96 ‑ 105 .

陈国兴，吴琪，孙苏豫，等 . 土壤地震液化评价方法研究进展［J］. 防灾减灾工程学报， 2021 ， 41 （ 4 ）： 677 ‑ 709，733 .

Chen G X ， Wu Q ， Sun S Y ， et al . Advances in soil liquefaction triggering procedures during earthquakes： retrospect and prospect ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2021 ， 41 （ 4 ）： 677 ‑ 709，733 . （in Chinese）

Nicholson P G . Liquefaction evaluation discrepancies in tropical lagoonal soils ［J］. Geotechnical and Geological Engineering ， 2006 ， 24 （ 5 ）： 1259 ‑ 1269 .

Seed H B ， Martin P P ， Lysmer J . The generation and dissipation of pore water pressures during soil liquefaction ［R］. Berkeley， CA ： University of California ， 1975 .

Vucetic M ， Dobry R . Pore pressure build‑up and liquefaction at level sandy sites during earthquakes ［R］. Troy， NY ： Rensselaer Polytechnic Institute ， 1986 .

Hashash Y M A . DEEPSOIL V 3.7， Tutorial and User Manual， 2002‑2009 ［R］. Urbana， Illinois ： University of Illinois at Urbana‑Champaign ， 2009 .

Chen G X ， Wang Y Z ， Zhao D F ， et al . A new effective stress method for nonlinear site response analyses ［J］. Earthquake Engineering & Structural Dynamics ， 2021 ， 50 （ 6 ）： 1595 ‑ 1611 .

Booker J R ， Rahman M S ， Seed H B . GADFLEA： A computer program for the analysis of pore pressure generation and dissipation during cyclic or earthquake loading ［R］. Berkeley， CA ： California of California ， 1976 .

Dobry R ， Pierce W G ， Dyvik R ， et al . Pore pressure model for cyclic straining of sand ［R］. Troy， NY ： Rensselaer Polytechnic Institute ， 1985 .

Polito C P ， Green R A ， Lee J . Pore pressure generation models for sands and silty soils subjected to cyclic loading ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2008 ， 134 （ 10 ）： 1490 ‑ 1500 .

Matasovic N ， Ordóñez G A . D‑MOD2000： A computer program for seismic response analysis of horizontally layered soil deposits， earthfill dams， and solid waste landfills （user's manual）［R］. Lacey， WA ： GeoMotions， LLC ， 2010 .

Baziar M H ， Shahnazari H ， Sharafi H . A laboratory study on the pore pressure generation model for Firouzkooh silty sands using hollow torsional test ［J］. International Journal of Civil Engineering ， 2011 ， 9 （ 2 ）： 126 - 134 .

Pan K ， Yang Z X . Effects of initial static shear on cyclic resistance and pore pressure generation of saturated sand ［J］. Acta Geotechnica ， 2018 ， 13 （ 2 ）： 473 ‑ 487 .

Chen G X ， Qin Y ， Ma W J ， et al . Liquefaction susceptibility and deformation characteristics of saturated coral sandy soils subjected to cyclic loadings-a critical review ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2024 ， 23 （ 1 ）： 261 ‑ 296 .

Prasanna R ， Sivathayalan S . Liquefaction characteristics of sand under complex seismic loading paths ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2024 ， 150 （ 10 ）： 04024098 .

Chen G X ， Zhao D F ， Chen W Y ， et al . Excess pore‑water pressure generation in cyclic undrained testing ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2019 ， 145 （ 7 ）： 04019022 .

王炳辉 . 江苏沿江（海）地区新近沉积土动力特性试验研究［D］. 南京：南京工业大学， 2010 .

Wang B H . Experimental study on dynamic properties of recently deposited soils in riverine and coastal area in Jiangsu Province ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2010 . （in Chinese）

马维嘉 . 复杂应力条件下饱和南沙珊瑚砂液化特性试验研究［D］. 南京：南京工业大学， 2021 .

Ma W J . Experimental study on the liquefaction characteristic of saturated Nansha coral sand under complex stress conditions ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2021 . （in Chinese）

周恩全 . 基于流体力学原理的砂土液化及液化效应研究［D］. 南京：南京工业大学， 2014 .

Zhou E Q . The study and test on liquefaction of sand and effect of sand liquefaction ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2014 . （in Chinese）

杨铮涛 . 循环加载频率对饱和珊瑚砂动力变形与液化特性的影响［D］. 南京：南京工业大学， 2023 .

Yang Z T . Deformation feature and liquefaction susceptibility of saturated coral sand subjected to cyclic loadings with different frequencies ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2023 . （in Chinese）

Wu Q ， Qin Y ， Wang L Y ， et al . Development characteristics of excess pore water pressure in saturated marine coral sand based on shear strain characteristics： an experimental study ［J］. Applied Ocean Research ， 2023 ， 137 ： 103594 .

秦悠 . 复杂循环加载下饱和珊瑚砂液化机理与超静孔压增长模型的试验研究［D］. 南京：南京工业大学， 2024 .

Qin Y . Liquefaction mechanism and excess pore‑water pressure generation mod cyclic loadingel for saturated coral sandy soils subjected to complex cyclic loadings ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2024 . （in Chinese）

Chen G X ， Xiao X ， Wu Q ， et al . New paradigm for sand liquefaction under cyclic loadings ［J］. Engineering Geology ， 2025 ， 351 ： 108041 .

Dobry R ， Ladd R S ， Yokel F Y ， et al . Prediction of pore water pressure buildup and liquefaction of sands during earthquakes by the cyclic strain method ［R］. Washington， DC ： US Department of Commerce ， 1982 .

Vucetic M . Cyclic threshold shear strains in soils ［J］. Journal of Geotechnical Engineering ， 1994 ， 120 （ 12 ）： 2208 ‑ 2228 .

杨铮涛，秦悠，吴琪，等 . 加载频率对饱和珊瑚砂剪切模量硬化和衰退特性的影响［J］. 土木工程学报， 2024 ， 57 （ 5 ）： 99 ‑ 106 .

Yang Z T ， Qin Y ， Wu Q ， et al . Effect of loading frequency on the stiffening and decline characteristics of shear modulus of saturated coral sand ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2024 ， 57 （ 5 ）： 99 ‑ 106 . （in Chinese）

Vucetic M ， Mortezaie A . Cyclic secant shear modulus versus pore water pressure in sands at small cyclic strains ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2015 ， 70 ： 60 - 72 .

Vucetic M ， Thangavel H ， Mortezaie A . Cyclic secant shear modulus and pore water pressure change in sands at small cyclic strains ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2021 ， 147 （ 5 ）： 04021018 .

Mortezaie A R . Cyclic threshold strains in clays versus sands and the change of secant shear modulus and pore water pressure at small cyclic strains ［D］. Los Angeles ： University of California ， 2012 .

Ladd R S ， Dobry R ， Dutko P ， et al . Pore‑water pressure buildup in clean sands because of cyclic straining ［J］. Geotechnical Testing Journal ， 1989 ， 12 （ 1 ）： 77 - 86 .

Saathoff J E ， Achmus M . Excess pore pressure accumulation in sands： A shear strain threshold concept for optimization of a laboratory testing programme ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2023 ， 165 ： 107721 .

Jana A ， Dadashiserej A ， Zhang B C ， et al . Multidirectional vibroseis shaking and controlled blasting to determine the dynamic in situ response of a low‑plasticity silt deposit ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2023 ， 149 （ 3 ）： 04023006 .

Chung R M ， Yokel F Y ， Wechsler H . Pore pressure buildup in resonant column tests ［J］. Journal of Geotechnical Engineering， ASCE ， 1984 ， 110 （ 2 ）： 247 - 261 .

Hazirbaba K ， Rathje E M . Pore pressure generation of silty sands due to induced cyclic shear strains ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2009 ， 135 （ 12 ）： 1892 - 1905 .

Dyvik R ， Dobry R ， Thomas G E ， et al . Influence of consolidation shear stresses and relative density on threshold strain and pore pressure during cyclic straining of saturated sands ［R］. Washington， D.C. ： U.S. Army Corps of Engineers ， 1984 .

National Research Council）NRC . Liquefaction of soils during earthquakes ［R］. Washington， D.C ： Committee on earthquake engineering， Committee on engineering and technical systems ， 1985 .

Hynes‑Griffin M E . Pore pressure generation characteristics of gravel under undrained cyclic loading ［D］. Berkeley， CA ： University of California ， 1988 .

Kim D S ， Choo Y W . Cyclic threshold shear strains of sands based on pore water pressure buildup and variation of deformation characteristics ［J］. International Journal of Offshore and Polar Engineering ， 2006 ， 16 （ 1 ）： 57 - 64 .

Chang W J ， Rathje E M ， Stokoe K H ， et al . In situ pore‑pressure generation behavior of liquefiable sand ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2007 ， 133 （ 8 ）： 921 - 931 .

Hsu C C ， Vucetic M . Volumetric threshold shear strain for cyclic settlement ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2004 ， 130 （ 1 ）： 58 - 70 .

Youd T L . Compaction of sands by repeated shear straining ［J］. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division， ASCE ， 1972 ， 98 （ 7 ）： 709 - 725 .

Silver M ， Seed H B . Volume changes in sands during cyclic loading ［J］. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division， ASCE ， 1971 ， 97 （ 9 ）： 1171 - 1182 .

Cox B R . Development of direct test method for dynamically assessing the liquefaction resistance of soils in situ ［D］. Austin， TX ： University of Texas ， 2006 .

Dobry R ， Abdoun T . An investigation into why liquefaction charts work： a necessary step towards integrating the states of art and practice ［C］∥ Proceedings of 5th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering . San Tiago， Chile ：［s.n.］， 2011 ： 13 - 44 .

Chen G X ， Zhou Z L ， Sun T ， et al . Shear modulus and damping ratio of sand‑gravel mixtures over a wide strain range ［J］. Journal of Earthquake Engineering ， 2019 ， 23 （ 8 ）： 1407 - 1440 .

Chen G X ， Zhou Z L ， Pan H ， et al . The influence of undrained cyclic loading patterns and consolidation states on the deformation features of saturated fine sand over a wide strain range ［J］. Engineering Geology ， 2016 ， 204 ： 77 - 93 .

Zhuang H Y ， Wang R ， Chen G X ， et al . Shear modulus reduction of saturated sand under large liquefaction‑induced deformation in cyclic torsional shear tests ［J］. Engineering Geology ， 2018 ， 240 ： 110 - 122 .

Qin Y ， Yang Z T ， Long H ， et al . Threshold strain for the accumulation of excess pore‑water pressure in saturated coral sands under complex cyclic loading patterns ［J］. Ocean Engineering ， 2024 ， 310 ： 118691 .

Martin G R ， Seed H B ， Finn W D L . Fundamentals of liquefaction under cyclic loading ［J］. Journal of the Geotechnical Engineering Division， ASCE ， 1975 ， 101 （ 5 ）： 423 - 438 .

Green R A ， Mitchell J K ， Polito C P . An energy‑based excess pore pressure generation model for cohesionless soils ［C］∥ Proceedings of the John Booker Memorial Symposium-Developments in Theoretical Geomechanics . Rotterdam， Netherlands ： A .A. Balkema， 2000 ： 383 - 390 .

Kokusho T ， Tanimoto S . Energy capacity versus liquefaction strength investigated by cyclic triaxial tests on intact soils ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2021 ， 147 （ 4 ）： 04021006 .

Nemat‑Nasser S ， Shokooh A . A unified approach to densification and liquefaction of cohesionless sand in cyclic shearing ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 1979 ， 16 （ 4 ）： 659 - 678 .

Simcock K J ， Davis R O ， Berrill J B ， et al . Cyclic triaxial tests with continuous measurement of dissipated energy ［J］. Geotechnical Testing Journal ， 1983 ， 6 （ 1 ）： 35 - 39 .

Hamada M ， Wakamatsu K . A study on ground displacement caused by soil liquefaction ［C］∥ Proceedings of Japan Society of Civil Engineering . ［S.l.］：［s.n.］， 1998 ： 596 ， 189 - 208 .

Zhou E Q ， Lv C ， Wang Z H ， et al . Fluid characteristic of saturated sands under cyclic loading ［C］∥ Proceedings/Geo‑Shanghai 2014/Advances in soil dynamics and foundation engineering . ［S.l.］：［s.n.］， 2014 ： 178 ‑ 186 .

王志华，周恩全，陈国兴 . 孔压增长后的饱和砂土流体特性及其孔压相关性［J］. 岩土工程学报， 2012 ， 34 （ 3 ）： 528 - 533 .

Wang Z H ， Zhou E Q ， Chen G X . Fluid characteristics dependent on excess pore water pressure of saturated sand after growth of pore pressure ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2012 ， 34 （ 3 ）： 528 - 533 . （in Chinese）

Chen G X ， Zhou E Q ， Wang Z H ， et al . Experimental investigation on fluid characteristics of medium dense saturated fine sand in pre‑and post‑liquefaction ［J］. Bulletin of Earthquake Engineering ， 2016 ， 14 （ 8 ）： 2185 - 2212 .

Chen G X ， Wu Q ， Sun T ， et al . Cyclic behaviors of saturated sand‑gravel mixtures under undrained cyclic triaxial loading ［J］. Journal of Earthquake Engineering ， 2021 ， 25 （ 4 ）： 756 - 789 .

Banerjee A ， Puppala A J ， Hoyos L R . Liquefaction assessment in unsaturated soils ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2022 ， 148 （ 9 ）： 04022067 .

Mele L ， Tian J T ， Lirer S ， et al . Liquefaction resistance of unsaturated sands： experimental evidence and theoretical interpretation ［J］. Géotechnique ， 2019 ， 69 （ 6 ）： 541 - 553 .

Mele L ， Lirer S ， Flora A . Induced partial saturation： From mechanical principles to engineering design of an innovative and eco‑friendly countermeasure against earthquake‑induced soil liquefaction ［J］. Geosciences ， 2024 ， 14 （ 6 ）： 140 .

Mele L ， Lirer S ， Flora A . Experimental study of factors affecting the viscosity‑based pore pressure generation model and the pseudo plastic behaviour of liquefiable soils ［J］. Soils and Foundations ， 2024 ， 64 （ 3 ）： 101466 .

Qin Y ， Du X Y ， Yang Z T ， et al . Characteristics of solid‑liquid phase transformation of saturated coral sand subjected to various patterns of cyclic loading ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2023 ， 60 （ 11 ）： 1681 - 1694 .

Wang Z H ， Ma J L ， Gao H M ， et al . Unified thixotropic fluid model for soil liquefaction ［J］. Géotechnique ， 2020 ， 70 （ 10 ）： 849 - 862 .

Jana A . Stuedlein A W. Dynamic in situ nonlinear inelastic response of a deep medium dense sand deposit ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2021 ， 147 （ 6 ）： 04021039 .

Amirova L M ， Andrianova K A ， Gaifutdinov A M ， et al . A new perspective on the glass transition， tack and rheology of oligomeric epoxy resins ［J］. Journal of Non‑Crystalline Solids ， 2024 ， 646 ： 123261 .

Marek A A ， Verney V . Photochemical reactivity of PLA at the vicinity of glass transition temperature. The photo‑rheology method ［J］. European Polymer Journal ， 2016 ， 81 ： 239 - 246 .

Belyaev A . G. A note on invariant three‑point curvature approximations （singularity theory and differential equations）［J］. RIMS Kokyuroku ， 1999 ， 1111 ： 157 - 164 .

Ma Q ， He X ， Zhou Y G ， et al . An approach to DEM simulation of hollow torsional shear tests for achieving general loading paths ［J］. Computers and Geotechnics ， 2024 ， 172 ： 106402 .

王志华，周恩全，陈国兴，等 . 循环荷载下饱和砂土固-液相变特征［J］. 岩土工程学报， 2012 ， 34 （ 9 ）： 1604 - 1610 .

Wang Z H ， Zhou E Q ， Chen G X ， et al . Characteristics of solid‑liquid phase change of saturated sand under cyclic loading ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2012 ， 34 （ 9 ）： 1604 - 1610 . （in Chinese）

Gao H M ， Sun J J ， Stuedlein A W ， et al . Flowability of saturated sands under cyclic loading and the viscous fluid flow failure criterion for liquefaction triggering ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2024 ， 150 （ 1 ）： 04023130 .

Chen G X ， Liang K ， Zhao Ket al . Shear modulus and damping ratio of saturated coral sand under generalised cyclic loadings ［J］. Géotechnique ， 2022 ， 74 （ 2 ）： 116 - 133 .

Liang K ， Chen G X ， Du X ， et al . A unified formula for small‑strain shear modulus of sandy soils based on extreme void ratios ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2023 ， 149 （ 2 ）： 04022127 .

吴琪 . 基于二元介质模型的饱和砂类土地震液化评价方法［D］. 南京：南京工业大学， 2019 .

Wu Q . A new procedure for assessing Seismic liquefaction triggering of saturated sandy soils based on binary packing model ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University， Nanjing ， 2019 . （in Chinese）

孙田 . 围填海工程场地典型土动力特性试验研究［D］. 南京：南京工业大学， 2019 .

Sun T . Some engineering behavior of cyclic triaxial tests on typical marine soils and sand‑gravel mixtures for coastal reclamation site ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2015 . （in Chinese）

孙苏豫 . 基于室内试验的砂砾土地震液化评价方法［D］. 南京：南京工业大学， 2022 .

Sun S Y . A novel laboratory‑derived method of seismic liquefaction triggering on gravelly sandy soils ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2022 . （in Chinese）

陈国兴，孙田，王炳辉，等 . 循环荷载作用下饱和砂砾土的破坏机理与动强度［J］. 岩土工程学报， 2015 ， 37 （ 12 ）： 2140 - 2148 .

Chen G X ， Sun T ， Wang B H ， et al . Undrained cyclic failure mechanisms and resistance of saturated sand‑gravel mixtures ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2015 ， 37 （ 12 ）： 2140 - 2148 . （in Chinese）

陈国兴，孙苏豫，吴琪，等 . 基于剪切波速的砂砾土地震液化评价新方法［J］. 岩土工程学报， 2022 ， 44 （ 10 ）： 1763 - 1771 .

Chen G X ， Sun S Y ， Wu Q ， et al . Shear wave velocity‑based new procedure for assessing seismic liquefaction triggering of sand‑gravel soils ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2022 ， 44 （ 10 ）： 1763 - 1771 . （in Chinese）

土的工程分类标准： GB/T 50145—2007 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2008 .

Lade P V ， Liggio C D ， Yamamuro J A . Effects of non‑plastic fines on minimum and maximum void ratios of sand ［J］. Geotechnical Testing Journal ， 1998 ， 21 （ 4 ）： 336 - 347 .

吴琪，孙苏豫，杭天柱，等 . 砂‑粉混合料颗粒接触状态的临界条件确定［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2024 ， 45 （ 2 ）： 277 - 283，297 .

Wu Q ， Sun S Y ， Hang T Z ， et al . Procedure for characterizing the critical particle contact state of sand‑fines mixtures ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2024 ， 45 （ 2 ）： 277 - 283， 297 . （in Chinese）

Evans M D ， Zhou S P . Liquefaction behavior of sand‑gravel composites ［J］. Journal of Geotechnical Engineering， ASCE ， 1995 ， 121 （ 3 ）： 287 - 298 .

Thevanayagam S . Liquefaction potential and undrained fragility of silty soils ［C］∥ Proceedings of 12th World Conference Earthquake Engineering . Auckland， New Zealand ： New Zealand Society of Earthquake Engineering ， 2000 .

Thevanayagam S ， Martin G R . Liquefaction in silty soils‑screening and remediation issues ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2002 ， 22 （ 9‑12 ）： 1035 - 1042 .

Xia P ， Zhou Y G ， Chen Y M . An improved characterization model of liquefaction resistance by shear wave velocity for binary mixtures with consideration of coarse content ［J］. Engineering Geology ， 2024 ， 332 ： 107459 .

Rahman M M ， Lo S R ， Gnanendran C T . On equivalent granular void ratio and steady state behaviour of loose sand with fines ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2008 ， 45 （ 10 ）： 1439 - 1456 .

Rahman M M ， Lo S R ， Gnanendran C T . Reply to the discussion by Wanatowski and Chu on “On equivalent granular void ratio and steady state behaviour of loose sand with fines” ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2009 ， 46 （ 4 ）： 483 - 486 .

Rahman M M ， Lo S R ， Baki M A L . Equivalent granular state parameter and undrained behaviour of sand-fines mixtures ［J］. Acta Geotechnica ， 2011 ， 6 （ 4 ）： 183 - 194 .

Huang Y T ， Huang A B ， Kuo Y C ， et al . A laboratory study on the undrained strength of a silty sand from Central Western Taiwan ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2004 ， 24 （ 9 ）： 733 - 743 .

Polito C P ， Martin J R . Effects of nonplastic fines on the liquefaction resistance of sands ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2001 ， 127 （ 5 ）： 408 - 415 .

Polito C P . The effects of non‑plastic and plastic fines on the liquefaction of sandy soils ［D］. Virginia ： Virginia Polytechnic Institute and State University ， 1999 .

Thevanayagam S ， Shenthan T ， Mohan S ， et al . Undrained fragility of clean sands， silty sands， and sandy silts ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2002 ， 128 （ 10 ）： 849 - 859 .

Thevanayagam S . Role of intergranular contacts on mechanisms causing liquefaction and slope failures in silty sands ［R］. USA ： US Geological Survey， Department of Interior ， 2003 .

Prakasha K S ， Chandrasekaran V S . Behavior of marine sand‑clay mixtures under static and cyclic triaxial shear ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2005 ， 131 （ 2 ）： 213 - 222 .

Yang S L ， Lacasse S ， Sandven R F . Determination of the transitional fines content of mixtures of sand and non‑plastic fines ［J］. Geotechnical Test Journal ， 2006 ， 29 （ 2 ）： 102 - 107 .

Yang J ， Wei L M . Collapse of loose sand with the addition of fines： the role of particle shape ［J］. Géotechnique ， 2012 ， 62 （ 12 ）： 1111 - 1125 .

陈宇龙，张宇宁 . 非塑性细粒对饱和砂土液化特性影响的试验研究［J］. 岩土力学， 2016 ， 37 （ 2 ）： 507 - 516 .

Chen Y L ， Zhang Y N . Experimental study of effects of non‑plastic fines on liquefaction properties of saturated sand ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2016 ， 37 （ 2 ）： 507 - 516 . （in Chinese）

Belkhatir M ， Schanz T ， Arab A . Effect of fines content and void ratio on the saturated hydraulic conductivity and undrained shear strength of sand‑silt mixtures ［J］. Environmental Earth Sciences ， 2013 ， 70 （ 6 ）： 137 - 151 .

Karim M E ， Alam M J . Undrained monotonic and cyclic response of sand‑silt mixtures ［J］. International Journal of Geotechnical Engineering ， 2016 ， 10 （ 3 ）： 223 - 235 .

Dash H K ， Sitharam T G ， Baudet B A . Influence of non‑plastic fines on the response of a silty sand to cyclic loading ［J］. Soils and Foundations ， 2010 ， 50 （ 5 ）： 695 - 704 .

Hsiao D H ， Phan V T A ， Hsieh Y T ， et al . Engineering behavior and correlated parameters from obtained results of sand–silt mixtures ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2015 ， 77 ： 137 - 151 .

Lade P V ， Yamamuro J A . Effects of nonplastic fines on static liquefaction of sands ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 1997 ， 34 （ 6 ）： 918 - 928 .

Naeini S A ， Baziar M H . Effect of fines content on steady‑state strength of mixed and layered samples of a sand ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2004 ， 24 （ 3 ）： 181 - 187 .

朱建群，孔令伟，高文华，等 . 无黏性混合土临界细粒含量的多途径判别研究［J］. 水利学报， 2015 ， 46 （ 9 ）： 1103 - 1109 .

Zhu J Q ， Kong L W ， Gao W H ， et al . Multi‑ways to identify the transitional fine content of cohesionless soil with fines ［J］. Journal of Hydraulic Engineering ， 2015 ， 46 （ 9 ）： 1103 - 1109 . （in Chinese）

Xenaki V C ， Athanasopoulos G A . Liquefaction resistance of sand-silt mixtures： an experimental investigation of the effect of fines ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2003 ， 23 （ 3 ）： 1 - 12 .

Papadopoulou A ， Tika T . The effect of fines on critical state and liquefaction resistance characteristics of non‑plastic silty sands ［J］. Soils and Foundations ， 2008 ， 48 （ 5 ）： 713 - 725 .

杭天柱，郭冰冰，肖兴，等 . 粗‑细粒混合料最小孔隙比的经验预测模型［J/OL］. 土木工程学报， https：//doi.org/ 10.15951/j.tmgcxb.24010063 https://doi.org/10.15951/j.tmgcxb.24010063 .

Mohammadi A ， Qadimi A . A simple critical state approach to predicting the cyclic and monotonic response of sands with different fines contents using the equivalent intergranular void ratio ［J］. Acta Geotechnica ， 2015 ， 10 （ 5 ）： 587 - 606 .

Xia P ， Yu D G ， Luo H D ， et al . Scaling law for correcting the gravel content effect due to scalping techniques by DEM investigations ［J］. Computers and Geotechnics ， 2025 ， 178 ： 106954 .

吴琪，李浩，陈国兴 . 基于基本物理指标的饱和砂类土液化评价方法的通用性［J］. 防灾减灾工程学报， 2021 ， 41 （ 4 ）： 883 - 892 .

Wu Q ， Li H ， Chen G X . Applicability of the evaluation method for saturated sandy soil liquefaction based on basic physical index ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2021 ， 41 （ 4 ）： 883 - 892 . （in Chinese）

吴琪，陈国兴，朱雨萌，等 . 基于等效骨架孔隙比指标的饱和砂类土抗液化强度评价［J］. 岩土工程学报， 2018 ， 40 （ 10 ）： 1912 - 1922 .

Wu Q ， Chen G X ， Zhu Y M ， et al . Evaluating liquefaction resistance of saturated sandy soils based on equivalent skeleton void ratio ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2018 ， 40 （ 10 ）： 1912 - 1922 . （in Chinese）

吴琪，陈国兴，周正龙，等 . 细粒含量对细粒—砂粒—砾粒混合料动强度的影响［J］. 岩土工程学报， 2017 ， 39 （ 6 ）： 1038 - 1047 .

Wu Q ， Chen G X ， Zhou Z L ， et al . Influences of fines content on cyclic resistance ratio of fines‑sand‑gravel mixtures ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2017 ， 39 （ 6 ）： 1038 - 1047 . （in Chinese）

吴琪，陈国兴，周正龙，等 . 基于颗粒接触状态理论的粗细粒混合料液化强度试验研究［J］. 岩土工程学报， 2018 ， 40 （ 3 ）： 475 - 485 .

Wu Q ， Chen G X ， Zhou Z L ， et al . Experimental investigation on liquefaction resistance of fine-coarse-grained soil mixtures based on theory of intergrain contact state ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2018 ， 40 （ 3 ）： 475 - 485 . （in Chinese）

刘抗，陈国兴，吴琪，等 . 循环加载方向对饱和珊瑚砂液化特性的影响［J］. 岩土力学， 2021 ， 42 （ 7 ）： 1951 - 1960 .

Liu K ， Chen G X ， Wu Q ， et al . Effects of cyclic loading directions on liquefaction characteristics of saturated coral sand ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2021 ， 42 （ 7 ）： 1951 - 1960 . （in Chinese）

刘抗 . 细粒含量对饱和南沙珊瑚砂动力变形与液化特性影响的试验研究［D］. 南京：南京工业大学， 2021 .

Liu K . Experimental study on the effect of fines content on dynamic deformation and liquefaction characteristics of saturated coral sand in Nansha Islands ［D］. Nanjing ： Nanjing Tech University ， 2021 . （in Chinese）

Sitharam T G ， Dash H K ， Jakka R S . Postliquefaction undrained shear behavior of sand‑silt mixtures at constant void ratio ［J］. International Journal of Geomechanics ， 2013 ， 13 （ 4 ）： 421 - 429 .

Chang W J ， Hong M L . Effects of clay content on liquefaction characteristics of gap‑graded clayey sands ［J］. Soils and Foundations ， 2008 ， 8 （ 1 ）： 101 - 114 .

Kim U ， Kim D ， Zhuang L . Influence of fines content on the undrained cyclic shear strength of sand‑clay mixtures ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2016 ， 83 ： 124 - 134 .

Kuerbis R H . The effect of gradation and fines content on the undrained loading response of sand ［D］. Vancouver ： University of British Columbia ， 1989 .

Stamatopoulos C A . An experimental study of the liquefaction strength of silty sands in terms of the state parameter ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 2010 ， 30 （ 8 ）： 662 - 678 .

Akhila M ， Rangaswamy K ， Sankar N . Undrained response and liquefaction resistance of sand-silt mixtures ［J］. Geotechnical and Geological Engineering ， 2019 ， 37 （ 4 ）： 2729 - 2745 .

Dobry R ， Abdoun T . Recent findings on liquefaction triggering in clean and silty sands during earthquakes ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2017 ， 143 （ 10 ）： 04017077 .

Wichtmann T ， Navarrete Hernández M A ， Triantafyllidis T . On the influence of a non‑cohesive fines content on small strain stiffness， modulus degradation and damping of quartz sand ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2015 ， 69 ： 103 - 114 .

Goudarzy M ， Rahman M M ， König D ， et al . Influence of non‑plastic fines content on maximum shear modulus of granular materials ［J］. Soils and Foundations ， 2016 ， 56 （ 6 ）： 973 - 983 .

Yang J ， Liu X . Shear wave velocity and stiffness of sand： the role of non‑plastic fines ［J］. Géotechnique ， 2016 ， 66 （ 6 ）： 500 - 514 .

Payan M ， Senetakis K ， Khoshghalb A ， et al . Characterization of the small‑strain dynamic behaviour of silty sands； contribution of silica non‑plastic fines content ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2017 ， 102 ： 232 - 240 .

Salgado R ， Bandini P ， Karim A . Shear strength and stiffness of silty sand ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2000 ， 126 （ 5 ）： 451 - 462 .

Seed H B . Soil liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes ［J］. Journal of the Geotechnical Engineering Division， ASCE ， 1979 ， 105 （ 2 ）： 201 - 255 .

Baxter C D P ， Bradshaw A S ， Green R A ， et al . Correlation between cyclic resistance and shear‑wave velocity for providence silts ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2008 ， 134 （ 1 ）： 37 - 46 .

Seed H B ， Peacock W H . Test procedures for measuring soil liquefaction characteristics ［J］. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division， ASCE ， 1971 ， 97 （ 8 ）： 1099 - 119 .

Boulanger R W ， Meyers M W ， Mejia L H ， et al . Behavior of a fine‑grained soil during the Loma Prieta earthquake ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 1998 ， 35 （ 1 ）： 146 - 158 .

Bray J D ， Sancio R B . Assessment of the liquefaction susceptibility of fine‑grained soils ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2006 ， 132 （ 9 ）： 1165 - 1177 .

Dobry R ， Abdoun T ， Stokoe II K H ， et al . Liquefaction potential of recent fills versus natural sands located in high‑seismicity regions using shear‑wave velocity ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2015 ， 141 （ 3 ）： 04014112 .

Rodriguez‑Arriaga E ， Green R A . Assessment of the cyclic strain approach for evaluating liquefaction triggering ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering . 2018 ， 113 ： 202 - 14 .

Cao Z Z ， Youd T L ， Yuan X M . Gravelly soils that liquefied during 2008 Wenchuan， China earthquake， M s = 8.0 ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2011 ， 31 （ 8 ）： 1132 - 1143 .

Yang J ， Sato T ， Li X S . Nonlinear site effects on strong ground motion at a reclaimed island ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2000 ， 37 （ 1 ）： 26 - 39 .

Youd T L ， Carter B L . Influence of soil softening and liquefaction on spectral acceleration ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2005 ， 131 （ 7 ）： 811 - 825 .

El‑Sekelly W ， Dobry R ， Abdoun T . Assessment of state‑of‑practice use of field liquefaction charts at low and high overburden using centrifuge experiments ［J］. Engineering Geology ， 2023 ， 312 ： 106952 .

Chen G X ， Ruan B ， Zhao K ， et al . Nonlinear response characteristics of undersea shield tunnel subjected to strong earthquake motions ［J］. Journal of Earthquake Engineering ， 2020 ， 24 （ 3 ）： 351 - 380 .

赵丁凤，阮滨，陈国兴，等 . 基于Davidenkov骨架曲线模型的修正不规则加卸载准则与等效剪应变算法及其验证［J］. 岩土工程学报， 2017 ， 39 （ 5 ）： 888 - 895 .

Zhao D F ， Ruan B ， Chen G X ， et al . Validation of modified irregular loading‑unloading rules based on Davidenkov skeleton curve and its equivalent shear strain algorithm implemented in ABAQUS ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2017 ， 39 （ 5 ）： 888 - 895 . （in Chinese）

Taslimi A ， Petrone F ， Pitarka A . Characteristics of vertical ground motions and their effect on the seismic response of bridges in the near‑field： A state‑of‑the‑art review ［J］. Journal of Bridge Engineering ， 2024 ， 29 （ 6 ）： 03124001 .

Ruan B ， Ji H W ， Ye Y P ， et al . A numerical separation method for incident wave of ground motion in time domain ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2022 ， 163 ： 107550 .

Miao Y ， Yao E L ， Ruan B ， et al . Seismic response of shield tunnel subjected to spatially varying earthquake ground motions ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2018 ， 77 ： 216 - 226 .

Liu W X ， Juang H C ， Chen Q S ， et al . Dynamic site response analysis in the face of uncertainty‑an approach based on response surface method ［J］. International Journal for Numerical & Analytical Methods in Geomechanics ， 2021 ， 45 ： 1854 - 1867 .

陈国兴，岳文泽，阮滨，等 . 金塘海峡海床地震反应特征的二维非线性分析［J］. 岩土工程学报， 2021 ， 43 （ 11 ）： 1967 - 1975 .

Chen G X ， Yue W Z ， Ruan B ， et al . Two‑dimensional nonlinear seismic response analysis for seabed site effect assessment in Jintang Strait ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2021 ， 43 （ 11 ）： 1967 - 1975 . （in Chinese）

Zhuang H Y ， Zhao D F ， Chen G X ， et al . Three‑ dimensional numerical investigation on seismic response of subway station in liquefied soil by the loosely coupled effective stress model ［J］. Journal of Earthquake Engineering ， 2022 ， 27 （ 13 ）： 3607 - 3631 .

He H J ， Ji H W ， Shi Y ， et al . Nonlinear seismic response analysis of liquefiable sites based on effective stress method ［J］. Computers and Geotechnics ， 2024 ， 175 ： 106684 .

Long X H ， Ma Y T ， Miao Y ， et al . Longitudinal seismic fragility analysis of long tunnels under multiple support excitation ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2023 ， 164 ： 107608 .

Lv H ， Chen S L . Seismic response characteristics of nuclear island structure at generic soil and rock sites ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2023 ， 22 （ 3 ）： 667 - 688 .

Lv H ， Chen S L . Analysis of nonlinear soil‑structure interaction using partitioned method ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2022 ， 162 ： 107470 .

Chen J N ， Xu C S ， El Naggar H M ， et al . Quantification of seismic performance index limits and evaluation of seismic fragility for a new rectangular prefabricated subway station structure ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2023 ， 138 ： 105183 .

Clayton C R I . Stiffness at small strain： research and practice ［J］. Géotechnique ， 2011 ， 61 （ 1 ）： 5 - 37 .

Lo Presti D C ， Jamiolkowski M ， Pallara O ， et al . Shear modulus and damping of soils ［J］. Géotechnique ， 1997 ， 47 （ 3 ）： 603 - 617 .

Qin Y ， Ma W J ， Xu Z H ， et al . Effects of consolidation conditions on the dynamic shear modulus of saturated coral sand over a wide strain range ［J］. Engineering Geology ， 2023 ， 324 ： 107260 .

Darvasi Y . Shear‑wave velocity measurements and their uncertainties at six industrial sites ［J］. Earthquake Spectra ， 2021 ， 37 （ 3 ）： 2223 - 2246 .

Wu Q ， Hang T Z ， Jiang J W ， et al . A binary packing material‑based method for estimating small‑strain shear modulus of sandy soils ［J］. Acta Geotechnica ， 2024 ， 19 （ 9 ）： 6357 - 6373 .

Hang T Z ， Fan H F ， Xiao X ， et al . Prediction model for small‑strain shear modulus of non‑plastic fine-coarse‑grained soil mixtures based on extreme void ratios ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2024 ， 176 ： 108279 .

Liu X ， Yang J ， Wang G H ， et al . Small‑strain shear modulus of volcanic granular soil： an experimental investigation ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2016 ， 86 ： 15 - 24 .

Senetakis K ， Anastasiadis A ， Pitilakis K . The small-strain shear modulus and damping ratio of quartz and volcanic sands ［J］. Geotechnical Testing Journal ， 2012 ， 35 （ 6 ）： 964 - 980 .

Wichtmann T ， Triantafyllidis T . Influence of the grain‑size distribution curve of quartz sand on the small strain shear modulus G max ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2009 ， 135 （ 10 ）： 1404 - 1418 .

Youn J U ， Choo Y W ， Kim D S . Measurement of small‑strain shear modulus G max of dry and saturated sands by bender element， resonant column， and torsional shear tests ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2008 ， 45 （ 10 ）： 1426 - 1438 .

Morsy A M ， Salem M A ， Elmamlouk H H . Evaluation of dynamic properties of calcareous sands in Egypt at small and medium shear strain ranges ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2019 ， 116 ： 692 ‑ 708 .

Catano‑Arango J . Stress strain behavior and dynamic properties of Cabo Rojo calcareous sands ［D］. PR ： University of Puerto Rico ， 2006 .

Jafarian Y ， Javdanian H . Dynamic properties of calcareous sand from the Persian Gulf in comparison with siliceous sands database ［J］. International Journal of Civil Engineering ， 2020 ， 18 （ 2 ）： 245 - 249 .

Senetakis K ， He H . Dynamic characterization of a biogenic sand with a resonant column of fixed‑partly fixed boundary conditions ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2017 ， 95 ： 180 - 187 .

Ha Giang P H ， Van Impe P O ， Van Impe W F ， et al . Small‑strain shear modulus of calcareous sand and its dependence on particle characteristics and gradation ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2017 ， 100 ： 371 - 379 .

Shi J Q ， Haegeman W ， Xu T . Effect of non‑plastic fines on the anisotropic small strain stiffness of a calcareous sand ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2020 ， 139 ： 106381 .

Bayat M ， Ghalandarzadeh A . Influence of depositional method on dynamic properties of granular soil ［J］. International Journal of Civil Engineering ， 2019 ， 17 （ 6 ）： 907 - 920 .

Gu X Q ， Yang J ， Huang M S ， et al . Bender element tests in dry and saturated sand： signal interpretation and result comparison ［J］. Soils and Foundations ， 2015 ， 55 （ 5 ）： 952 - 963 .

Yamashita S ， Kawaguchi T ， Nakata Y ， et al . Interpretation of international parallel test on the measurement of G max using bender elements ［J］. Soils and Foundations ， 2009 ， 49 （ 4 ）： 631 - 650 .

Ruan B ， Miao Y ， Cheng K ， et al . Study on the small strain shear modulus of saturated sand‑fines mixtures by bender element test ［J］. European Journal of Environmental and Civil Engineering ， 2021 ， 25 （ 1 ）： 28 - 38 .

Matasović N ， Vucetic M . Cyclic characterization of liquefiable sands ［J］. Journal of Geotechnical Engineering ， 1993 ， 119 （ 11 ）： 1805 - 1822 .

Oppenheim A V ， Schafer R W . Digital signal processing ［M］. Englewood Heights， NJ， USA ： Prentice-Hall ， 1975 .

Doygun O ， Brandes H G . High strain damping for sands from load‑controlled cyclic tests： Correlation between stored strain energy and pore water pressure ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2020 ， 134 ： 106134 .

Fardad Amini P ， Huang D R ， Wang G ， et al . Effects of strain history and induced anisotropy on reliquefaction resistance of Toyoura sand ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2021 ， 147 （ 9 ）： 04021094 .

Karimzadeh A A ， Leung A K ， Hosseinpour S ， et al . Monotonic and cyclic behaviour of root‑reinforced sand ［J］. Canadian Geotechnical Journal ， 2021 ， 58 ： 1915 - 1927 .

Chitravel S ， Otsubo M ， Kuwano R . Effects of seepage flow on liquefaction resistance of uniform sand and gap‑graded soil under undrained cyclic torsional shear ［J］. Soils and Foundations ， 2023 ， 63 （ 5 ）： 101363 .

Zuo K L ， Gu X Q ， Liu H Y ， et al . Influences of particle size distribution and fines content on the excess pore water pressure generation of sand‑silt mixtures under cyclic loading ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2023 ， 174 ： 108201 .

Fardad Amini P ， Wang G . Integrated effects of inherent and induced anisotropy on reliquefaction resistance of Toyoura sand with different strain histories ［J］. Géotechnique ， 2024 ， 74 （ 12 ）： 1276 - 1290 .

Tan J ， Ren F F ， Gao Y . Experimental study on shear behavior of marine sands subjected to acidic conditions ［J］. Bulletin of Engineering Geology and the Environment ， 2024 ， 83 （ 9 ）： 368 .

Wu Q ， Liu Q F ， Zhuang H Y ， et al . Liquefaction characteristics of saturated marine coral sand with different non‑plastic fines content subjected to complex cyclic stress paths ［J］. Ocean Engineering ， 2023 ， 281 ： 114794 .

陈国兴，刘雪珠，朱定华，等 . 苏南地区新近沉积土的动力特性研究［J］. 地下空间与工程学报， 2005 ， 1 （ 7 ）： 1139 - 1142 .

Chen G X ， Liu X Z ， Zhu D H ， et al . Study on dynamic characteristics of recently deposited soils in southern area of Jiangsu Province ［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering ， 2005 ， 1 （ 7 ）： 1139 - 1142 . （in Chinese）

陈国兴，刘雪珠，朱定华，等 . 南京新近沉积土动剪切模量比与阻尼比的试验研究［J］. 岩土工程学报， 2006 ， 28 （ 8 ）： 1023 - 1027 .

Chen G X ， Liu X Z ， Zhu D H ， et al . Experimental studies on dynamic shear modulus ratio and damping ratio of recently deposited soils in Nanjing ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2006 ， 28 （ 8 ）： 1023 - 1027 . （in Chinese）

陈国兴，王炳辉，刘建达 . 新近沉积土的动剪切模量和阻尼比试验研究［J］. 地下空间与工程学报， 2008 ， 4 （ 3 ）： 539 - 543， 594 .

Chen G X ， Wang B H ， Liu J D . Experimental study on dynamic shear modulus and damping ratio of recently deposited soils ［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering ， 2008 ， 4 （ 3 ）： 539 - 543， 594 . （in Chinese）

陈国兴，卜屹凡，周正龙，等 . 沉积相和深度对第四纪土动剪切模量和阻尼比的影响［J］. 岩土工程学报， 2017 ， 39 （ 7 ）： 1344 - 1350 .

Chen G X ， Bu Y F ， Zhou Z L ， et al . Influence of sedimentary facies and depth on normalized dynamic shear modulus and damping ratio of quaternary soils ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2017 ， 39 （ 7 ）： 1344 - 1350 . （in Chinese）

Zhang Y ， Zhao K ， Peng Y J ， et al . Dynamic shear modulus and damping ratio characteristics of undisturbed marine soils in the Bohai Sea， China ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2022 ， 21 （ 2 ）： 297 - 312 .

Hashash Y M A ， Park D . Non‑linear one‑dimensional seismic ground motion propagation in the Mississippi embayment ［J］. Engineering Geology ， 2001 ， 62 （ 1 ）： 185 - 206 .

Tao Y M ， Rathje E . Insights into modeling small‑strain site response derived from downhole array data ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ， 2019 ， 145 （ 7 ）： 04019023 .

Lee K L ， Albaisa A . Earthquake induced settlements in saturated sands ［J］. Journal of the Geotechnical Engineering Division， ASCE ， 1974 ， 100 （ 4 ）： 387 - 406 .

Yu M H . Unified strength theory and its applications ［M］. Berlin ： Springer ， 2004 .

李建国 . 波浪荷载作用下饱和钙质砂动力特性的试验研究［D］. 武汉：武汉岩土力学研究所， 2005 .

Li J G . Experimental research on dynamic behaviour of saturated calcareous sand under wave loading ［D］. Wuhan ： Institute of Rock and Soil Mechanics， Chinese Academy of Sciences ， 2005 . （in Chinese）

张克绪 . 饱和砂土液化应力条件［J］. 地震工程与工程振动， 1984 ， 4 （ 1 ）： 99 - 109 .

Zhang K X . Stress condition inducing liquefaction of saturated sand ［J］. Chinese Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 1984 ， 4 （ 1 ）： 99 - 109 . （in Chinese）

陈国兴 . 岩土地震工程学［M］. 北京：科学出版社， 2007 .

Ma W J ， Qin Y ， Wu Q ， et al . Cyclic failure mechanisms of saturated marine coral sand under various consolidations ［J］. Applied Ocean Research ， 2023 ， 131 ： 103450 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Model Experimental Study on Tunnel Uplift in Liquefiable Foundations

Experimental Study on Vibration Response of Hollow Concrete Dam

Influence of Sand Liquefaction on Seismic Response of Base Isolated Structures

Related Author

LI Wenguang

YANG Gui

CHEN Zhuanzhuan

WU Jiexin

Mingxuan ZHU

Lifei CHEN

Xu YU

Haiyang ZHUANG

Related Institution

China Railway 18th Bureau Group CO., LTD.

Key Laboratory for Geomechanics and Embankment Engineering of Education Ministry, Hohai University

Engineering Safety and Disaster Prevention Institute, Hohai University

Institute of Geotechnical Engineering, Nanjing University of Technology

Department of Civil Engineering, Yangzhou Polytechnic Institute

⁰