鹤岗煤矿开采诱发地震研究

对鹤岗煤矿开采诱发地震的生成环境、活动与破坏特征及震源机制进行了分析，提出鹤岗矿震的孕育和发生受到人为采掘因素和区内构造应力场的双重作用。在特定的构造物理条件和地球动力学环境下，深部采矿使井下断裂构造从稳定状态逐渐活动或蠕动，致使局部活化。矿震具有震源浅、对地表破坏强的特点。震源机制表现出断层的运动方式有走滑断层，也有正断层和逆断层。     

基于局部强度阶梯折减法的边坡渐进破坏研究∗

通过强度折减法获取边坡的潜在滑裂带是目前数值计算广泛使用的方法,研究边坡滑裂带形成的渐进过程及坡体内部土体的应力状态具有重要的理论意义和工程价值。基于边坡破坏的渐进性思想,针对均质边坡提出了一种局部强度阶梯折减的方法。该方法以屈服接近度(YAI)作为判别土体是否存在破损区的评价标准,将局部破损区按不同破损次序分配予不同的折减系数,利用通用软件ABAQUS对局部坡体进行强度折减计算,研究边坡渐进变形过程,直至边坡发生整体破坏。计算结果表明,坡体内部初始破损区参与了潜在滑裂面的形成过程,对边坡后期渐进变形具有贡献;有效解决了传统强度折减法潜在滑裂面上折减区和非折减区边界处的塑性应变值的跳跃性问题,合理地演化了边坡的渐进失稳进程。     

断层活动方式与地震地表变形分布特征研究

基于断层弹性位错理论及断层滑动非均匀模型,用三维有限元方法计算了发震断层逆断、正断和水平走滑三种不同活动方式下的地表变形,探讨了断层不同活动方式下的地震应变与位移的分布规律及震级、断层倾角对地震地表变形分布的影响。研究结果表明,地震地表变形影响因素很多,如地质构造条件、岩性介质特征、断层活动强度、断层产状和区域构造应力场等,但分布形态最终取决于断层活动方式,变形大小则取决于断层活动强度,其它均为局地因素,只影响分布形态的局部扭曲。断层不同活动方式下的地震地表变形分布各有其自身的规律和特点,这些分布特征可为地震研究及近活动断层建筑工程抗震设计或加固防护参考。     

降雨诱发型残坡积土滑坡形成机理分析

以马家村滑坡为例,用有限元方法分析了降雨入渗条件下残坡积土斜坡的暂态非饱和渗流场,用极限平衡方法分析了残坡积土斜坡的渗流稳定性。分析了斜坡结构、临空面、降雨对斜坡变形与稳定性的影响,分析了降雨诱发残坡积土滑坡的过程。降雨诱发残坡积土滑坡的机理为:降雨入渗使残坡积土斜坡中形成软弱带;坡脚开挖使斜坡坡面出现拉张裂隙;降雨使坡面裂隙中充满水,导致斜坡土体饱和,抗剪强度降低,同时产生动水压力,不利于斜坡的稳定;当斜坡的下滑力大于抗滑力时发生滑动。     

海岛岩石陡坡稳定性分析与支护方案优化计算

通过位移计与三维扫描仪对海岛岩石陡坡进行实际位移监测与坡体轮廓的扫描,选取典型剖面,利用有限元强度折减法进行岩石陡坡的稳定性分析。提出了一种考虑降雨量对海岛斜坡稳定性影响的实用计算方法,并分析了降雨与坡脚开挖对边坡稳定性的影响,确定了典型剖面的最大降雨量与最大坡脚开挖量。在最大降雨量与最大坡脚开挖量情况下对典型剖面选取了三种支护方案,即锚杆(索)支护、抗滑桩支护、锚杆(索)与抗滑桩联合支护。利用有限元强度折减法进行不同支护方案下的有限元分析,对比稳定性安全系数、塑性区、应力与位移等信息,确定典型剖面的支护方式,并通过对锚杆(索)倾角与间距等支护参数的优化计算,得到了既安全又合理的海岛岩石陡坡支护方案。     

鲜水河流域地质灾害时空分布规律及孕灾环境研究

鲜水河是青藏高原隆起过程中沿鲜水断裂带形成的年轻河流,流域内新构造运动活跃、气候变化异常,是我国地质灾害高易发区,共发育各类地质灾害627处,具有显著的"线—带—片"空间特点;季节性、周期性等时间特点。基于1973年炉霍7.9级地震以来的调查资料,结合近5年来对流域内各县进行的1:5万地质灾害详查工作,对孕灾环境条件进行深入研究,得出的主要认识有:(1)地形地貌是地质灾害孕育的物理条件。高程控制人类居住与活动范围,控制气候、植被等垂直分带。斜坡坡度、坡型、坡体与岩体结构、沟谷微地貌控制不同类型、规模、稳定性或易发性的地质灾害。(2)地层岩性是地质灾害孕育的物质基础。不同的地层岩性、土石组成、内部结构、分布、物理力学特性,控制不同类型地质灾害。(3)地质构造、地震、活动断裂是地质灾害孕育的内动力条件。褶皱控制地形地貌,地质构造结构面控制岩土体变形破坏的空间位置和边界,地质构造控制山体斜坡地下水分布和运动规律,活动断层控制岩土体持续变形破坏时间。(4)降雨是地质灾害孕育的外动力诱发条件。降雨增加斜坡体自重、浸润斜坡的软弱结构面、降低斜坡稳定性,为泥石流形成提供水动力作用,是泥石流流体的重要组成。     

汶川地震震裂山体裂缝变形特征与动力机制研究

介绍了地震裂缝的类别、基本特征、分布规律,从发育规模和失稳机制对各类地震裂缝的特点和破坏特征进行了理论分析,探讨了地震裂缝的展布、发育特征、变形迹象,并利用岩石断裂力学机理,结合应力强度因子方法分析结构面的震裂损伤机制。研究结果表明:1根据斜坡地震裂缝的形态特征和变形迹象分为表面型、贯穿型、走向型、倾向型、闭合型、扩展型6种基本类型;2斜坡上地震裂缝总体走向在N30°~60°E;3地震裂缝主要分布在发震断层附近或者山脊位置以及斜坡陡缓交界部位,裂缝延伸性好、张开程度高,充填较少或者无充填;4地震裂缝力学机制主要属于拉张裂缝,岩体结构面在动力作用下的变形破坏过程分为破裂、扩展、贯通3个阶段。     

菏泽5．9级地震的发震构造及其前兆构造活动

在分析了地震地质、物探、卫片等新的资料的基础上，认为在菏泽地震区地下隐伏着一条北东向深大断裂带。地震区内的解元集—小留集断裂与北面向的成武—定陶断裂构成共轭破裂导致菏泽５．９级地震发生，北东向断裂是其主要的发震构造。由菏泽５．９级地震前沿发震断层的ＭＬ≥３．０级地震震中迁移、震源深度的变化及跨断层形变测量资料表明，发震断层在区域构造应力场的作用下逐步克服障碍，使断层贯通，与此同时在发震构造断层面上，断层上盘向上逆冲，使应力最后集中在两条断层的交汇部位致５．９级地震发生。     

基于较大块石分布位置的土石混合边坡稳定性研究∗

为了准确分析土石混合边坡的稳定性,克服传统有限元和颗粒流程序在分析土石混合边坡稳定性上的不足,提出一种基于原始土石混合边坡的图像识别和块石随机生成技术,运用此技术生成土石混合边坡模型,模型中较大块石的尺寸范围为0.1～0.3倍坡高,并采用强度折减法对5种不同较大块石分布位置的土石混合边坡的稳定性进行了分析研究。结果表明:不同的较大块石分布位置对土石混合边坡稳定性的影响较大,影响的大小关系为:坡脚坡面坡顶坡内坡后均质土坡;在同一较大块石分布类型下,不同的块石随机位置及排列方式对土石混合边坡的塑性扩展模式有着较大影响。研究结果可为土石混合边坡的设计及施工提供参考依据。     

平面旋转坡体的变形与破坏

以往研究斜坡变形、破坏, 仅指平动坡体, 而对于坡体的平面旋转问题, 则研究甚少。本文根据坡体平面旋转变形破坏的典例, 讨论其变形、破坏的特点、关系与区别, 以及坡体变形、破坏阶段的判断     

强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用

将抗剪强度折减法基本概念、弹塑性有限元分析原理与计算结果图形实时显示技术相结合,提出了以广义塑性应变及塑性开展区作为边坡失稳的评判依据,并与以非线性迭代收敛条件作为失稳评判指标的强度折减有限元方法进行了对比。对于天然垂直边坡的算例数值分析表明,采用广义塑性应变与塑性开展区作为失稳判据可以比较准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,验证了这种失稳判据的合理性。对开挖边坡和开挖支护边坡的实例计算结果表明本文方法对于复杂的边坡稳定性分析是实用的。     

近断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射∗

采用间接边界单元法，求解断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射。首先，通过IBEM求解半空间波动问题的思路，在单层位势理论下，将虚拟荷载施加于散射体表面构造散射波场。然后根据交界面处位移连续条件和应力连续条件建立方程，进而求解得出虚拟荷载密度。半空间自由波场与散射波场通过叠加得出总波场，将得出的结果与现有的精确解进行对比，从而使本方法的计算精度得到验证。最后，通过求得的详细数值结果，讨论了半空间中断层场地和衬砌隧道对平面SH波的散射规律。数值分析结果表明:近断层场地衬砌隧道附近SH波的散射同无断层情况相比差异显著，动力反应特征主要依赖于不同断层倾角、隧道与断层距离、SH波入射角度、入射频率等参数。总体上看，SH波入射下，当衬砌隧道位于断层上盘时，断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有一定的缩小效应；当衬砌隧道位于断层下盘时，断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有放大效应，应力增幅可以达到30%。实际隧道结构动力分析宜根据实际工况考虑断层存在的影响。     

黄河黑山峡大柳树坝址区地应力模拟计算及破裂危险性评价

在区域构造应力场模拟的基础上,采用子模型方式提取出黑山峡大柳树坝址区应力边界条件,对大柳树坝址区应力场进行了模拟计算及破裂危险性评价。计算结果显示,大柳树坝址区浅层应力场以水平应力为主,断裂对应力场有明显的控制作用。破裂危险性分析表明,对坝址构造稳定性起决定作用的主要是坝址北侧F 201地震断层的活动,以震源的垂直投影位置看,如果F 201发生强震,其南盘岩体至少5 km范围内将受到严重影响而产生地表破裂,危及坝体安全。     

基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。     

地震地表破裂与发震断层的性状

本文在总结地震地面破坏实地考察和统计的基础上,发现地震地面破坏的类型与发震断层的性状关系密切。以走滑为主的发震断层,可产生大规模的地震地表破裂;以倾滑为主的高角度发震断层有时可产生一定规模的地震地表破裂;以倾滑为主的低角度发震断层或连通不好的发震断层,地震地表破裂不发育,而次生的地面破坏普遍发育。倾滑型发震断层产生的地面破坏在多方面具有类似的特征,但逆断层性质的发震断层产生的地面破坏分布在断层下盘,而正断层性质的发震断层产生的地面破坏分布在断层的上盘。并进行了有限元模拟,表明,地震地面破坏分布受断层能量释放区域的控制。     

基于可滑性分析的土质边坡局部稳定性研究

传统的局部安全系数计算方法通常是基于某种屈服准则,通过判断坡体内部是否发生塑性屈服来评价边坡局部稳定性。实际上,发生塑性屈服的区域通常远大于滑动面的范围,仅以是否发生塑性屈服作为局部稳定性评价指标偏于保守,为此进行坡体可滑性分析,即考虑坡体内各点具有的形成滑动面的可能性,并定义该指标为滑动因子。同时,将坡体内各点的塑性屈服程度用剪切塑性屈服系数来表示。将两者结合起来共同评价坡体的局部稳定性。研究表明,边坡局部稳定性不仅与坡体内各点沿潜在滑动面的屈服程度有关,还取决于该点形成滑动面的可能性,可表达为剪切塑性屈服系数与滑动因子的乘积。用ACADS边坡考题验证了本文方法的正确性,为边坡稳定性分析提供了思路。     

黄土边坡动力响应分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立了某一黄土边坡三维模型,首先对其在地震作用下的动力响应规律进行了总结,然后探讨了地震动参数对黄土边坡动力响应的影响。结果表明:黄土边坡对地震波存在垂直放大和临空面放大作用;当输入地震波振幅或频率增加时,坡面监测点加速度放大系数随坡高增加呈"增加→衰减→增加"的三段形态;速度放大系数随坡高的增大而增大,并在坡顶达到最大值;位移放大系数随振幅和频率的增加而增加;地震持时对加速度、速度峰值的影响不大,但坡体位移随持时的增加而显著增加。强震作用下的最大剪应变增量区域的位置和形状表明,黄土边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳破坏。研究结果有助于进一步揭示黄土边坡在地震作用下的失稳机制,为黄土地区边坡抗震设计与防灾减灾提供参考。