地震作用下结构失稳诱发的塌陷和地裂缝机理分析

分析了地震诱发的地表塌陷和地裂缝机制。通过地裂缝微观机理分析研究发现:(1)地震造成了大量的地裂缝和塌陷,这些破坏的出现与地震发生时造成的瞬间应力变化和结构破坏密切相关;(2)利用结构突变失稳理论来研究岩土体内部结构是可行的。当应力状态满足孔隙结构失稳判别式时,结构元的变形状态将产生一个“跳跃”;(3)地震情况下岩土体颗粒之间有效接触力的增加,使得结构的变形能增大;同时导致颗粒间连接刚度的降低,导致结构的失稳,这些变化又是在瞬间发生和完成的,这就造成了在地震发生时总是伴随着大量的裂缝和塌陷的出现。     

宁夏海原8.5级地震诱发黄土滑坡的变形破坏特征及发育机理

海原地震是我国黄土地区影响深远的大震,其诱发的黄土滑坡不计其数.对海原地震中黄土滑坡密集发育的西吉、海原、固原地区开展调研工作,研究强震作用下黄土滑坡的基本特征、破坏类型,以及该地区黄土地震滑坡密集发育的成因机理.西-海-固地区黄土地震滑坡具有集中发育、扎堆群发的分布规律,且易发生在坡高较低、坡度较缓、山梁单薄、地貌破碎的斜坡地带,并具有方向性和运动液化的特点;考虑黄土特殊的结构特征及动力特性,黄土地震滑坡的破坏类型可分为振动软化——剪切破坏、振动液化——流动破坏、振动崩塌破坏及震后蠕变破坏四种;西吉县西南部黄土地震滑坡密集发育是因为该区处于海原地震地壳破裂带的几何投影中心,并受该区岩土分布特、地貌特征,以及所遭受地震波频谱特征控制.     

双向地震作用对台阶型加筋边坡动力响应的影响

以我国西南部一实际工程为背景,分析了双向地震作用下台阶型加筋边坡的动力响应特点及规律。利用经过验证的PLAXIS有限元分析方法,首先在不同地震强度下,对比了水平及双向地震分别作用后加筋边坡的动力响应,然后研究了竖向地震的影响。结果表明,地震作用下,填土的塑性变形呈弥散型分布,随着竖向地震分量的增大,加筋土体横向变形增大,筋材内力提高,同时,竖向地震的震动压实作用使土体侧向围压提高,土体发生硬化,刚度增加,坡面横向位移减小;随着竖向地震分量进一步增大,土体硬化改变了边坡自振特性,在本研究地震激励下,加筋土体动力响应加剧,上坡有发生整体剪切破坏的趋势,并向外偏转,坡面横向位移增大。竖向地震对边坡动力响应的影响随地震强度的增大变得明显。     

高土石坝震害与抗震措施评述

目前,我国西部地区正建或拟建一大批高土石坝,这些高坝都位于地震高烈度区,做好抗震设计非常重要。本文总结了地震荷载作用下土石坝常见的几种破坏形式,包括地震永久变形、滑坡失稳、液化、防渗体破坏、次生破坏;针对这些破坏形式,总结了地震高烈度区高土石坝的抗震措施,包括预留超高、坡脚压重、坝顶加固、抗液化措施、防渗体处理等;提出了现阶段高土石坝抗震的计算方法和抗震措施存在的缺点和不足,并对我国今后的高土石坝抗震稳定研究提出了建议。     

纵向多点激励下埋地油气管道地震响应试验研究∗

为研究多点地震激励下埋地油气管道的地震响应,设计并制作缩尺埋地油气管道及周围土体模型,利用双台阵地震模拟振动台对其进行纵向一致及多点地震激励下的地震响应研究,分析纵向多点地震激励时不同地震动各加载工况下埋地油气管道土体加速度、位移及管道加速度、应变等地震响应的变化规律。结果表明：土箱内不同深度测点位移增量不同,致使土体间产生剪切效应,多点激励时土体变形及破坏程度相较于一致激励明显;土体加速度峰值随加载等级的提高呈增长状态,多点激励时箱内土体加速度峰值变化曲线一致性较差,土体加速度响应产生较大差异;随着加载等级的提高,管道与土体间加速度峰值差值逐渐增大,多点激励会造成管道加速度峰值产生滞后现象;管道顶部轴向应变随管轴表现为两侧小,中间大,多点激励时管道应变增长速率更快,产生的应变更大。     

地震作用下西安耶柿村滑坡稳定性模拟评价

地震是造成边坡失稳的最主要因素,尤其是强震往往会造成大量的滑坡发生,放大地震灾害造成的人员伤亡和财产损失。本文选取耶柿村滑坡为典型案例,研究其在汶川地震对其演化的影响,并针对不同地震烈度情况,研究其稳定性情况,为该滑坡风险评价和防控提供参考。结果表明:随着地震动峰值加速度的增大边坡稳定性逐渐降低,安全系数最大降低幅度可达50%。耶柿村滑坡仅在大震作用下稳定性不高,会发生失稳,中震作用下稳定性较低,表层堆积体可能会发生了局部失稳,小震作用下稳定性较高。尤其是在加速度峰值为0.12g的地震动荷载作用下,该滑坡最大水平位移为10.1 cm,水平应力与剪应变均变化明显,都有增大趋势,水平总应力最大值出现在基覆界面处,在该震动作用下,该滑坡具有整体失稳的可能性,提出了该滑坡防控对策。     

穿越逆冲断层的埋地管道非线性反应分析

穿越逆冲断层的埋地管道在地震作用下,容易发生局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,研究逆冲断层作用下的埋地管道地震反应规律,对管道抗震设计及施工等具有重要的意义。本文将埋地管线及周围土体从半无限地球介质中取出,分别以空间薄壳单元和实体单元进行离散,采用非线性接触力学方法模拟管、土之间的滑移、分离及闭合现象;采用线性位移加载模拟断层的错动,考虑了系统初始应力状态的影响,对土体未开裂前的管土相互作用系统进行了拟静力数值分析;分析了位错量、土体刚度、埋设深度、径厚比及跨越角度对埋地管道反应的影响,得出了一些有益的结论。     

三峡库区沙坝沟滑坡影响因素分析与稳定性评价

在不同工况下,通过采取不同的岩土体物理力学参数来计算沙坝沟滑坡的稳定系数并分析影响因素,得到影响该滑坡稳定性的主要因素为降雨、地下水作用及人类工程活动,在一定条件下可能成为滑坡失稳破坏的诱导因素。最后为滑坡防治提出一些建议,对滑坡的预测和防护提供依据。     

考虑接头影响的综合管廊标准段地震响应分析∗

地震是造成综合管廊破坏的主要原因之一,综合管廊一旦发生破坏,其产生的后果将比传统埋地管道复杂得多。本文介绍了常见的几种综合管廊接头形式,并对不同的接头形式分别建立有限元模型,选取综合管廊标准段并考虑混凝土塑性损伤模型以及土体本构模型,利用自编程序施加黏弹性人工边界以及等效节点力对不同接头形式下管廊及内部管道进行地震响应分析。结果表明,在不同地震动强度下的最大纵向位移差,整体现浇结构的响应会高于预制拼装结构,且随着地震动强度的增加,响应的差异会进一步增大。两种接头形式下,管廊标准段在地震动作用下的损伤很小,仅在地震动峰值加速度达到0.4g及以上时会发生轻微损伤,不会影响正常使用。同一地震动作用下,小管径的管道应力水平会小于大管径的管道应力水平。同时采用橡胶止水带和预应力钢筋的接头形式会比仅采用橡胶止水带的接头形式更有利于降低廊内管道的应力水平。考虑到采用预应力钢筋连接的预制拼装结构会进一步提高廊内管道的安全水平,因此,在成本允许的情况下,不仅要考虑接头的防水,还应该采用预应力筋对相邻节段连接,进一步提升综合管廊的抗震性能。     

地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析*

地震诱发的边坡失稳是重要的地质灾害类型之一,数值方法是对地震边坡进行分析的一项重要工具。基于黏弹性人工边界,通过将地震记录转化为等效地震荷载实现地震波在场地中的施加;并采用Mohr?Coulomb准则模拟土体的非线性特征。根据非线性有限元软件ABAQUS,建立了双面边坡的数值模型,通过分析地震波在不同角度入射下不同坡角边坡的地震响应,讨论了地震波入射角以及边坡坡角对破坏的影响。结果表明,地震波入射角和边坡形状改变了地震波在坡体内的传播规律,因此影响了边坡的破坏。随着地震波入射角的增加,靠近波源一侧坡面的滑动位移和滑动区域逐渐增加,而远离波源一侧的滑动位移和滑动区域逐渐减小。边坡坡度的增加引起坡面危害的逐渐加剧。本文讨论了不同尺寸边坡在不同地震作用下的破坏规律,从而为地震诱发边坡的失稳破坏提供了理论支撑,具有重要的现实工程意义。     

芦山地震公路地质灾害调查及评估

芦山7.0级地震诱发公路沿线大量地质灾害,通过调查掌握了350 km灾区公路沿线158处崩塌及滑坡灾害点数据,统计分析表明庐山地震区高陡边坡崩塌落石问题突出,陡坡硬岩段是地震崩塌灾害高发区。芦山地震地质灾害主要发生在白垩系-第三系巨厚层状砾岩,二叠系、泥盆系灰岩,以及澄江-晋宁期闪长岩、花岗岩边坡上。实测剖面统计表明边坡失稳区坡度在40°以上的占总数量的95.3%。根据震后崩塌对公路通行的危害程度,划分了严重、大、中、小四个危害等级,考虑崩塌灾害发生可能性、崩塌失稳形式及规模、坡高、坡面形态及坡度、公路位置及构造物形式,进行震后崩塌灾害危害评估。     

地震作用下锚固滑坡动力响应研究

为研究地震作用下锚固滑坡的动力响应,开展大型振动台模型试验,以汶川波、El Centro波以及不同频率的正弦波为输入波,研究在逐级增大加载强度条件下锚固滑坡的动力特性、加速度响应及地震动参数对加速度响应的影响等动态响应特征。结果表明:①地震作用下,锚固滑坡的破坏形式主要为框架之外素土部分上部的张拉破坏和坡底的剪切破坏。②锚固滑坡对输入地震波具有放大作用,且沿坡高方向向上,PGA放大系数呈递增趋势。③不同类型的地震波作用时,由于其频谱特性的差异,锚固滑坡的加速度响应不同。低强度地震波作用时,输入波的频率越接近锚固体的自振频率,坡面加速度放大效应越强;高强度地震波作用时,输入波的频率越低,坡面加速度放大效应越强;低频波作用时,加载强度越大,坡面加速度放大效应越强;高频波作用时,加载强度越大,坡面加速度放大效应越弱。研究结果对锚固滑坡的抗震设计具有一定的参考意义。     

宁夏西吉县低角高速远程黄土滑坡及其形成机理分析

地震诱发黄土滑坡是1920年宁夏海原8.5级大地震在宁夏西吉县西南部的最严重地震次生灾害,该区域内滑坡规模大、密度高、类型全,主要类型是低角度、高速、远程黄土滑坡。经对典型滑坡进行野外地面调查、黄土层位划分、黄土显微结构测试和对滥泥河左右两岸的滑坡形态进行综合分析后认为:西吉地处中国黄土高原干旱地带,黄土堆积以大孔隙发育的非饱和黄土为主,地震时突发水异常使地下水位瞬间上升、黄土中孔隙水压增高、黄土自重加大,在地震力和水动力的共同作用下,导致黄土发生液化,这是该区地震诱发黄土滑坡的综合形成机理。     

地下管线的有效应力地震反应分析

地下管线的地震反应与管线周围土体的动力特性以及管土之间的相互作用密切相关。在地震作用下,孔隙水压力的发展会导致土体有效应力的降低,并且影响土体的动力特性。根据有效应力方法以及土体的非线性动力本构模型,可以研究孔隙水压力的增长与消散、有效应力的降低以及土动力特性的变化。在地下管线与周围土体之间引入接触单元,来模拟管土之间的接触传递问题;通过有限单元法,对地下管线的地震反应进行了全过程地震反应分析的数值模拟。计算结果表明:在地震作用下,孔隙水压力的增长造成了土体的软化,使得土体的动力特性发生变化,因此管线的地震响应也发生了相应的变化。     

云南省丽江大地震及其诱发的崩塌滑坡灾害特征

１９９６年２月３日，云南省丽江县城以北４０ｋｍ发生７级强烈地震，这次地震在约１２０００ｋｍ２范围内诱发了至少４２０处中小型崩塌和３０处大中型滑坡，造成房屋倒塌、桥梁毁坏和公路堵塞。调查研究得出以下结论：（１）地震触发的崩塌滑坡分布在Ⅵ度区内，主要集中在主震震中东南部，接近表层构造断裂带和余震活动范围内；（２）崩塌主要发生在高陡斜坡的峡谷地带，滑坡多为复活型，部分为同发型和滞后型滑坡；（３）地形是控制崩塌滑坡分布位置的主导因素，崩塌多发生于大于６０度斜坡中上部，滑坡发育于中缓斜坡（２５°～４５°）；（４）滑坡影响区如遇充足的降雨可能进一步变形破坏，大量地裂隙孕育着新的崩塌滑坡，潜在危险性大。     

紧邻隧道条件下基坑开挖变形破坏模式分析

目前基坑开挖对邻近既有隧道的影响主要集中于隧道变形及应力的变化,对于紧邻隧道条件下基坑开挖的破坏模式以及机理仍缺乏较深入的理解。研究了不同隧道埋深、不同隧道与地连墙水平间距和不同地连墙埋置深度下,在紧邻隧道情况下基坑不同计算步的破坏模式,分析了变形破坏机理及易发生破坏的开挖步。研究结果表明,潜在破坏面可分为3种形式：直线形破坏面、圆弧形破坏面、U形破坏面;随着基坑的开挖以及内支撑的建设,剪切带逐渐变为绕地连墙墙趾的深层剪切带,与隧道的交叉部分从右侧肩部逐渐向下转移到右侧腰部或右下侧近腰部;基坑破坏易发生在开挖后未设置内支撑及开挖至坑底后设置内支撑的情况下。     

地震中造成建筑物毁损的耦合效应

通过对北川地震灾区损毁建筑物的实地调查,指出震区建筑物毁损是由地质背景条件、建设场区地基土特性及建筑施工技术等多种因素的耦合效应造成的.地震诱发滑坡、崩塌、砂七液化等次生地质灾害造成建筑物场区失稳、失效,是震区建筑物毁损的重要原因.震区房屋毁损的特点是砖混结构和复杂建筑破坏严重,框架结构房屋和建筑幕墙等其他建筑破坏各有特点.在综合分析使建筑物毁损的耦合效应的基础上,提出了提高震区设防烈度、科学选址及吸收国内外先进抗震经验的思路,为灾后重建工作积累科学资料.     

三峡库区杉树槽滑坡成因及视向滑动机制分析∗

三峡库区杉树槽滑坡属于典型的顺层岩质滑坡,但其失稳模式不同于常见顺层岩质滑坡,由于真倾向受阻,属于真倾向滑移变形转为视向滑动的特殊失稳模式。在滑坡发生后对其追踪调查的基础上,从地层岩性、岩体结构、泥化夹层、纵向裂缝等地质特征分析杉树槽滑坡形成的原因;通过对滑坡区的滑坡发生前几年降雨数据进行对比分析,研究降雨类型对滑坡的影响;基于极限平衡法,考虑滑坡的失稳模式,对主滑体进行稳定性计算。分析结果表明,杉树槽滑坡是在后缘静水压力、底滑面扬压力、侧向静水压力和滑带土软化综合作用下发生的失稳破坏;多日持续降雨之后的暴雨是杉树槽滑坡发生的必要条件;将主滑体从纵横两个方向分别进行力的解析,当纵向裂缝内水头高度达到滑坡启动的临界高度时,确实可以依靠纵向裂缝的静水压力将主滑体侧向推出。结论可为此类滑坡早期识别、稳定性评价和防治工程提供参考。     

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。     

饱和砂土不排水单调剪切特性试验研究——考虑剪切过程中变化的总主应力方向的影响

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对相对密度Dr=30%的福建标准砂,进行了不排水条件下的单调剪切试验。在剪切过程中,控制平均固结应力和中主应力系数保持不变,而总主应力方向不固定。与剪切过程中总主应力方向固定不变条件下的单调剪切试验进行了对比分析。试验研究表明,当饱和砂土试样具有水平沉积面时,初始固结主应力方向与剪切方向的不同组合,导致单调剪切过程中总的主应力方向的不断变化,从而显著地影响着饱和砂土不排水单调剪切特性。总的主应力方向是影响饱和砂土不排水单调剪切特性的最根本原因。