卸荷时间对圆形巷道围岩开裂及径向应力波传播影响的数值模拟

采用提出的连续-非连续方法,研究了卸荷时间(卸荷快慢)对圆形巷道围岩开裂、径向应力波传播及围岩径向应力随时间演变规律的影响。该方法借鉴了拉格朗日元法、变形体离散元法及虚拟裂纹模型的思想。首先,研究了卸荷时间对围岩开裂的影响;然后,研究了卸荷时间对径向应力波传播的影响;最后,研究了卸荷时间对围岩径向应力随时间演变规律的影响。结果表明:卸荷越快,围岩中产生的裂纹越多,最大不平衡力越大,波动越剧烈。增加卸荷时间,开挖边界附近的开裂位置由连续分布向间隔分布转变:当卸荷时间较短时,开挖边界附近围岩呈现连续分布的开裂形态,与这些位置的最大主应力均超过抗拉强度引起拉裂有关;当卸荷时间适中时,围岩呈现出与V形坑类似的开裂形态,可能与这些位置存在剪应力有关。卸荷越快,处于扰动区(径向压应力下降区)内的应力环越多,越清晰,围岩径向应力波动越剧烈,所达到的最大径向拉应力越大或最小径向压应力越小。     

含贯通节理岩体锚固界面应力分布规律分析∗

在拉拔条件下,对全长注浆锚杆在含贯通节理岩体中界面应力分布规律进行分析研究。修订了无节理岩体界面剪应力分布函数,确定了一定条件下修订系数的取值,定义了应力传递参数C,采用有限差分软件Flac3d分析了其影响因子c、φ、ψ、β的影响作用。确定了主影响因子锚固角β,并且在修订公式中加入了锚固角β因子。分析了不同锚固角度下浆-岩界面剪应力的分布规律。结果表明,在带肋钢筋肋间处产生应力集中现象,注浆体起到了均化作用。在拉拔条件下含贯通节理岩体主要在锚端与节理面附近发生应力集中现象。上下部岩体浆-岩界面剪应力呈双曲线形式分布。浆-岩界面剪应力随着锚固角β减小,呈先减小后增大趋势。意味着当锚杆锚固角度在60°附近时,对岩体的锚固效果最好。     

初始剪应力对饱和软粘土静、动力学性能影响——试验研究

通过静、动三轴试验,研究了初始剪应力对软粘土应力-应变关系、应力路径、孔压和强度的影响.研究结果表明,随着初始剪应力的增大,动应变和孔压增大,土体将在较小的循环次数下发生破坏.以转折应变为破坏标准,得到了不同初始剪应力下软粘土的动强度曲线;随着初始剪应力的增大,土体动强度减小.当不存在初始剪应力时,动强度随破坏循环次数的增多而衰减得较快,当初始剪应力较大时,其衰减缓慢.     

冷-热循环下能量桩热-力学特性的数值模拟

能量桩与地基土的热交换取决于建筑物的年能源需求,故能量桩每年受到冷-热循环作用。采用多场耦合有限元数值模拟方法,研究在力学荷载和随时间按正弦函数变化的温度荷载共同作用下悬浮能量桩的热-力学特性。结果表明,随着能量桩冷-热周期性的循环,温度荷载引起的桩身附加轴向应力、桩头附加竖向位移和桩侧附加剪应力也随时间周期性变化,且相位与温度荷载曲线的相位相同。桩升温最大时桩身轴向压应力达到最大值,桩降温最大时桩头沉降达到最大值。地基土的温度改变量随时间周期性地变化,其幅值在桩的中部深度附近最大,在桩二端深度附近较小。地基土温度的变化滞后于温度荷载。离桩越远,地基土的温度达到其最大值的时间越滞后。     

通渭黄土滑坡变形特征及致灾机理分析∗

2019 年 9 月 14 日,甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测,查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件,对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究,揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测,探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性,得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状,分为 3 个典型破坏区域,形成大量垂直陡坎,黄土滑动厚度约为 8~50 m;(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡,运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”;(3)地下水多为裂隙岩溶水,地层结构不明显,早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大;(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低,斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部, 且从泥岩接触面向坡面发展;(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素,冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。     

华南地区应力测量与分析

本文分析、讨论了华南区的应力场特点及其与地震的对应关系。结果表明,华南地区是中国大陆应力值偏高的地区之一,至今尚未达到水平应力均恒,存在明显的水平应力差值;其应力分布主要受菲律宾海板块和印度洋板块的影响。块体内应力方向比较一致,最大水平主压应力方向为北西向。由于存在明显的水平应力梯度,华南区应力值有随时间增大的趋势。     

地震发生有前兆吗?

地震前兆是指地震前出现的与该地震孕育和发生相关联的现象。地震是地壳运动中岩石应力应变不断积累、增加,当其超过岩石破裂强度时所发生的岩体突然破裂。所以,地震的孕育总是伴随有一个应力应变长时期积累的过程,当这个过程中应力强度增长到接近岩石破裂强度时,岩石中出现小的破裂,且其数量和长度随应力的增长而增大,并因此而导致岩石体积变形,于是在地表就能观测到地壳形变。例如,1966年邢台地震前,震区内某水准点的高程变化有明显的震前异常,从1964年底开始,一反其历年来长趋势下降的常态,而以每年100毫米的速度急剧上升,至震前又转为     

交通荷载作用下饱和软粘土孔压-应变分析模型

针对交通荷载的作用特点设计了循环三轴试验,进而对交通荷载作用下饱和软粘土的动力特件进行厂研究.结果表明:循环荷载作用下,饱和软粘土存在临界循环应力比,采用孔压曲线所得到的临界循环应力比要小于采用应变曲线所得到的临界循环应力比.当土样不存在初始剪应力时,随着循环次数的增加,土样的应力-应变关系曲线近似原点对称,但随着初始剪应力的增大,应力-应变关系曲线逐渐表现为一系列平行曲线,峰值孔压与循环孔压幅值均逐渐减少;同时,轴应变的发展加快,但循环应变幅值逐渐减小.当循环应力比小于临界循环应力比时,对于同一初始剪应力,不同循环应力比下的孔压比-动应变曲线近似集中在同一条曲线上.通过对试验数据进行回归分析,得到了交通荷载作用下饱和软粘土残余孔压-累积塑性应变关系模型.     

浅部地下洞穴散射瑞利波对表观相速度影响

均匀半无限体中表面源激发的瑞利波能量在介质浅部占主导地位。当前行瑞利波遇浅部洞穴时,瑞利波在洞穴发生散射。以洞穴作参照位置,波场沿前行波方向可依次分为前方、上方、后方三个区域。前方远场散射波以反射瑞利波为主,传播特性与入射波相同;当洞穴几何参数满足一定条件,上方散射波可形成与兰姆波传播特性类似的导波;后方远场由透射瑞利波主导。受散射波影响,表面波场表观相速度出现扰动,不同位置扰动特征不同,若测线下方有浅部洞穴存在,由不同位置相速度扰动特征差异,可预测洞穴方位,由前方相速度特征扰动对应波长可预测洞穴埋深。     

碎石桩处理液化地基抗液化研究现状及存在问题

就目前国内外碎石桩处理液化地基抗液化理论、动力分析以及液化判别等方面的研究作简要的归纳和评述。在加固机理研究方面,主要认为碎石加固砂土有以下几种作用:(1)挤密作用;(2)振密作用;(3)排水减压作用;(4)预震作用;(5)加筋作用。其次,在理论研究方面如排水效应和桩体效应方面的研究也取得了长足进展,已经从总应力法深入到有效应力法,从只对孔压的研究发展到对水土共同作用的研究。并且随着计算机的发展,数值计算为复杂条件下的问题解答开辟了一个新的途径,现在已经可以模拟地震时土体的变形和孔压变化情况。但是在碎石桩处理液化地基的判别标准研究方面发展较慢。最后,对高速公路碎石桩复合地基抗液化研究方面的一些不足之处提出了解决的思路,主要包括:(1)上部荷载对复合地基的影响;(2)碎石桩处理深度设计时应考虑的影响因素;(3)碎石桩加固区与周围环境的相互作用;(4)考虑碎石桩排水、应力集中和附加应力共同影响下的液化判别标准。     

宁波皎口地震近场速度特征研究

利用和达法和石川法对宁波皎口地震的资料进行处理,得到了各台站１９９３年和１９９４～１９９５年初两个时间段内的虚波速度和多台平均波速比。并得出如下结论：（１）樟水流动台１９９３年虚波速度值异常高,这主要是因为地震波特殊的传播路径以及传播介质在应力积累时产生大量微裂隙引起;而１９９４年后又呈大幅下降则主要是由于介质裂隙大量充水饱和后引起。（２）与樟水台同处近场的洪山和雪山两个流动台的虚波速度１９９３年虽也处于较高值,但与樟水台相比却明显要低,这是由于介质波速异常的方向性效应引起。（３）近场虚波速度明显高于远场虚波速度,多台波速比在４７级地震前处于中长期低值异常,而地震后回归正常。（４）近场速度特征可作为一项地震预报的追踪指标在皎口地震中应用,但还需进一步完善。     

陆缘伸展区的地震激发机制

江苏所处的中国东部被当代横贯欧亚的北西西向环球螺旋形扭转断裂带（其东段即大别—舟山断裂）分割为南部的褶皱山带隆升区和北部的沉降区。软流圈从太平洋方向面楔入北部区，使该区岩石圈减薄，陆壳向海洋伸展、离裂，产生郯庐断裂等具有直扭性质的近南北向软流（及地幔）底辟，并伴随有多层水平拆离面，所见为高导低速的水平破裂带。绝大多数地震沿着其中埋深１５ｋｍ（±５ｋｍ）的第一水平破裂带发生，使北部区成面积性地震区。结合高压物性实验所得的岩石微破裂规律（…分割—错位—嵌合—再分割…）判断得知，水平破裂带中的膨胀增厚部分的流体处在超压状态而成为储能体，在陆壳伸展运动中会突然释放能量而诱发地震。因此，根据已有实际分析认为：强震和频震区的发展的必要条件是软流楔入和陆壳伸展，而其充分条件是储能体在软流冲击和增温效应下的爆裂或突然塌缩事件。据此可根据软流运动和岩石圈结构预测未来震中，建立中、长期预报甚至短临预报的监控系统     

基于剪切波速的土体液化概率判别法∗

采用极大似然法对确定性剪切波速液化判别模型进行了标定，在此基础上提出了基于剪切波速的土体液化概率判别模型。结果表明，由对数正态分布、正态分布、最小耿贝尔分布以及最大耿贝尔分布获得的液化判别曲线在液化概率为5%和15%时有一定差异，在液化概率为35%时区别不大。根据贝叶斯信息准则，由最小耿贝尔模型标定的模型修正系数与液化案例数据库符合程度最好。Andrus和Stokoe液化模型修正系数的均值为0.879，说明该模型获得的安全系数从平均意义上小于真实安全系数；变异系数为0.387，表明该模型具有一定程度的模型不确定性。本文所建立概率模型的液化判别曲线与文献中基于贝叶斯映射函数获得的液化判别曲线较为一致，与文献基于逻辑回归方法获得的液化判别曲线在高循环应力比区域有较大差异。     

苍山5.2级地震前测震学参数的异常分析

利用山东省地震台网的地震资料，分析研究了鲁南地区１９９１～１９９５年地震波速比的时空变化、地震活动性参数及加卸载响应比。研究发现苍山５．２级地震前，该地区的波速比时空变化出现了明显的低值异常；地震活动出现３、４级地震集中；应变能释放速率加速、转平；加卸载响应比在震中及邻近区域出现高值等明显异常，并分析了某些异常的发展及转化过程，提出了某些短临异常指标。     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别:含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。     

面波测试在汶川强震区土体损伤调查中的应用

汶川地震后,确定地震对岩土体扰动的范围和损伤程度,是预测震后次生山地灾害演化趋势,以及制定道路修复加固工程对策的重要依据。面波勘察是通过获取剪切波速变化情况,推断土体扰动范围的快捷手段。本文在位于汶川地震强震区的213国道都汶段内的2个边坡工点和3个路堤工点,布设6个测段进行了高精度面波浅层地震勘查。结果表明:①9度和10度地震烈度区土体扰动的深度无明显差别;②在汶川地震强震区,人工填筑的路堤工程所造成的强扰动区深度不小于5 m,自然土体造成的强扰动区深度为0~5 m;③路堤工程表面填、挖交界处的损伤明显。上述结论可供灾后道路修复工程设计中确定边坡加固深度和路堤翻挖深度时参考。     

不同地震序列类型地震的特征性质研究

收集整理了1993年以来的地震资料,建立M5地震和M6地震两个样本组,选取发震断层、震源复杂性、视应力3个参数,使用模糊等价关系的聚类分析方法对地震进行分类,把具有相同性质的地震归为同一类,研究孤立型、主余型、多震型地震的某些特征性质。结果表明:1孤立型地震性质:震源错动方式简单,应力降高或很高,视应力低或很低,震源区介质非均匀程度低;2多震型地震性质:对于走滑断层地震,震源错动方式复杂,应力降低或很低,视应力偏高或很高,震源区介质非均匀程度较高。     

土动力参数变异性对深软场地地表地震动参数的影响

采用等效线性化技术考虑土的动力非线性特性,利用一维波传法及SHAKE91软件计算水平成层场地的地震反应,研究了土的动剪模量比和阻尼比与剪应变幅值的关系曲线、土层剪切波速的变异性对深软场地地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:土的动剪模量比均值加1倍标准差与阻尼比均值减1倍标准差、动剪模量比均值减1倍标准差与阻尼比均值加1倍标准差的组合对地表峰值加速度的影响最为显著,但对地表加速度反应谱形状的影响不大;土层剪切波速15%的变异性对地表加速度反应谱形状有较大影响;土层剪切波速的变异性对地表加速度和反应谱的影响比动剪模量比和阻尼比变异性的影响更为显著。     

不同承台形式斜直交替群桩⁃土⁃结构地震相互作用特性分析∗

为研究不同承台形式斜直交替群桩?土?结构在地震互相作用, 利用FLAC^3D有限差分软件作为研究工具，采用El Centro地震波作为动荷载。分别建立了斜直交替群桩?土?结构的低承台、高承台数值模型。并对地震作用下可液化土体的孔压比变化、桩基的受力与位移、桥墩顶部的位移进行分析研究。研究结果表明：在地震作用下,土层中孔隙水压力分布是自上而下逐渐增大。振动加速度峰值时部分土体由于发生剪胀孔压出现瞬时负值。砂土层中桩基中部区域容易产生液化现象。同一模型中，直桩的最大弯矩小于斜桩的最大弯矩。在低承台模型中，直桩和斜桩的最大水平位移均发生在桩基顶端，直桩的竖向位移沿埋深是一恒值，而斜桩的竖向位移沿埋深是变化的。在高承台模型中，斜桩的水平位移沿埋深不再是单调变化，最大值发生在砂土层中。高承台模型中斜桩和直桩的竖向位移和水平位移均明显大于低承台模型桩体。两个模型的桥墩顶部最大水平位移出现的时刻基本相同。     

轻亚粘土液化状态前后的剪切波波速对比观测初探

南京理工大学学生第十三宿舍桩机施工时 ,引起了轻亚粘土液化。通过对液化前后剪切波速的对比观测 ,对于 4种情况下的液化观测表明 ,随着液化程度的增加 ,剪切波速液化 (液化前 /液化后 )的比值也在增加 ,并增加到一定程度时变化值趋于稳定。