考虑地震动特性的饱和砂土震陷计算方法

为探究地震动特性对砂土震陷的影响,提出合理的震陷评价方法,本文利用开源有限元平台Open Sees对饱和砂土自由场地震陷进行数值模拟,研究了地震动维度和方向角对砂土震陷的影响,以震陷比为评价指标,分析了水平单向荷载简化二维荷载的合理性,并对震陷和震陷比与地震动强度参数进行相关性研究,提出了考虑地震动特性的饱和砂土震陷计算方法。结果表明:饱和砂土在地震动水平双向荷载作用下的孔压和震陷均大于单向加载结果,但小于两个单向荷载分别施加产生的结果之和,也小于任一单向加载下结果的2倍;地震动方向对震陷比影响显著,且不同地震动得到的最大震陷比对应的方向角存在差异,表明采用某一确定方向的一维荷载简化分析二维荷载的方法并不合理;震陷量与地震动强度参数Sa(0.6 s)和VSI相关性较好,以VSI为参数提出的预估公式可快速计算震陷量;砂土相对密度越大,计算结果越准确。     

液化危害性分析

本文目的是提出液化危害性分析的定量方法。基于宏观液化震害资料文中指出,砂土地震液化造成的主要破坏形式是建筑物的不均匀沉降。文中并指出,引起砂土壤震陷的原因有三个:土壤软化、再固结变形和土层坍陷。其中最主要的是软化性震陷。文中介绍了一系列土壤震陷试验研究结果和相应的经验关系式。文中基于“软化模型”概念编写了分析震陷的专用程序,计算了33个液化实例,计算结果与观测震陷值颇为一致。文中提出了按计算震陷值划分液化危害程度的方法,并研究了输入地震、基底压力,建筑物高度和非液化土层等对液化震陷的影响。     

1995年永登地震黄土震陷变形特征及其形成机理

通过对1995年永登地震形成的黄土震陷场地现场考察及震区震陷形成的地震动和黄土厚度条件,用震区震陷试验曲线计算了震区试验震陷量。并通过震区震陷黄土和未震陷黄土微结构对比分析,探讨了黄土震陷形成的机理。结果表明,震区试验计算的震陷量略小于实际地震震陷量;黄土震陷产生的机理为地震力剪切作用下孔隙结构破坏,在重力和压力作用下振动质密所致。     

基于三轴试验的软土震陷简化计算方法研究

本文通过对天津滨海新区典型软土的静、动力学试验,分析了软土残余应变的变化规律,提出了结合地区震陷经验系数的软土震陷简化计算方法,并利用1976年唐山7.8级地震中天津塘沽地区软土震陷观测资料对计算方法进行了验证。结果表明,本方法用于估算自由地表震陷量是可行的,对中小工程中软土震陷量的估算具有一定的参考价值。     

剪切波速和含水率双指标评价黄土震陷

为了研究地震荷载作用下黄土场地的震陷预测问题,以兰州黄土为研究对象来分析剪切波速和含水率与震陷系数的关系,并分别得出拟合函数关系。通过分析剪切波速和含水率在震陷过程中的内在联系,建立剪切波速和含水率双指标预测黄土震陷系数的方法,并依据该方法预测永登地震区黄土场地震陷量。研究结果表明:在一定的剪切波速区间内,震陷系数随着含水率的增加而增大;在一定的含水率区间内,震陷系数随着剪切波速的增加而减小。同时提出剪切波速可以反映黄土不因外部条件而变化的潜在震陷能力为绝对震陷能力的概念,相应的震陷系数称为绝对震陷系数,含水率影响潜在震陷能力的释放。通过震害实例计算验证剪切波速和含水率双指标预测方法的可行性。     

永登5.8级地震中黄土震陷灾害的探讨

在1995年兰州永登发生的5.8级地震中,震区产生了严重的黄土震陷灾害。为了研究震区黄土震陷灾害的成因,对震区黄土进行了土工试验和土动力学试验,探讨了该区黄土的基本物理力学指标和土动力特性参数与黄土易损性的关系,分析了易损性与震区黄土震陷灾害的关系。经过多指标综合分析研究发现,震区黄土的易损性大,震陷性强。利用黄土震陷试验分析计算预测方法对震区黄土场地的震陷量进行预测研究,所得结果与实际地震的震陷量符合较好。     

考虑软土层参数变化时震陷量的计算

软土层在发生震陷过程中,厚度和孔隙比随着震动的持续会不断变化,每一次加荷后,软土层都会因为压缩而厚度减小,相应孔隙比也会减小;而且震陷量的大小与软土层的排水条件也有着密切的关系,在考虑软土层参数变化及上下相邻土层的排水条件后,利用震动固结原理,提出了震陷量的计算方法,并利用该方法对唐山沿海地区的软土层在1976年地震中的震陷量进行了计算,结果表明震陷量Ⅶ度区在27.4~111mm之间,Ⅷ度区在114~671 mm之间,Ⅸ度区在463~1315mm之间.据震后实测的地面垂直形变资料显示,沿海地区地面沉陷量Ⅶ度区一般在25~100 mm之间,Ⅷ度区一般在100~500 mm之间,Ⅸ度区一般在500~1551 mm之间.结果表明,计算结果与实测结果大致吻合.     

软土震陷计算中若干问题的讨论

本文就软土震陷和砂土液化危害性分析中的三个问题进行了讨论,即具条形基础建筑物的有限元划分、土壤初始模量和静动应力不同的组合对计算震陷值的影响。文中指出,在震陷试验和计算中存在着测试误差和各种假定,但是,由于采用了修正系数,这些不合理性在一定程度上均得到了补偿。     

砖房震陷计算分析

本文就4～6层砖房的震陷进行了计算分析,着重研究烈度、软土层厚度和层位的影响,确定了可不考虑震陷影响的临界值和加固范围。     

黄土震陷研究及相关问题探讨

回顾了30多年来关于黄土震陷的研究工作和成果.黄土震陷已为微结构特征、动三轴和现场爆破试验所证实,成为黄土地震工程研究领域的一项重要课题,但仍缺少典型震例,且停留在饱和土理论研究阶段.应用微结构形态学方法表征土体结构性变得困难,土力学方法将是微结构应用于震陷性研究的有效途径.震陷性判定仅是在多个参变量值区间内的确定性判定,概率性震陷预测应得到开展.震陷系数估算多是基于室内试验数据的经验公式或半经验半理论公式,并未完全解决其物理过程和力学机制问题,比如参变量多、计算繁琐和实用性差等,故应从黄土震陷的物理力学机制出发,厘清影响黄土震陷的主导因素及其表征参变量,建立具有物理力学意义的数学理论估算模型.抗震陷处理技术的关键是消除土体的震陷性,并减缓震陷时土与土工结构物的相互作用.     

黄土震陷灾害典型震例的综合研究

阐述了1995年甘肃永登5.8级地震时造成的黄土震陷灾害形成条件、震害形态特征、黄土的基本性质及湿陷性和静、动土力学参数与震陷灾害的成因关系。并用震陷量预测计算方法和三维有限元数值模拟方法检验了黄土震陷灾害预测的理论、方法并解释了永登5.8 级地震黄土震陷现象。     

黄土的震陷性与其微结构特征的关系研究

借助电镜扫描分析手段，对Q3震陷性黄土的微结构特征、颗粒形态等进行了分析。结果表明黄土的显微结构对震陷系数有较大影响，并与震陷的临界动应力关系密切。通过孔隙含量的定量测试分析，探讨了中大孔隙对黄土震陷影响，并对土样的微结构某些指标进行了比较和分析。     

液化土层上建筑物不均匀震陷的数值研究

饱和砂土地基在地震作用下液化引起的建筑物的不均匀沉降是地震破坏的典型特征之一,会导致建筑物倾斜和失效。建立模拟液化引起不均匀震陷的数值方法对结构抗震设计和工程减灾尤为重要。基于对不均匀震陷机制的认识,对可液化地基上某建筑物模型在输入地震波作用下的震陷情况进行了数值模拟试验,分析了不均匀震陷发展过程中地震动输入、基底动应力、孔隙水压力、地基压缩模量和结构沉降之间的关系,并提出一套数值计算液化引起地基不均匀震陷的方法。结果显示:(1)使用的孔压模型能够模拟孔压在不规则荷载作用下的上升,且能够反应固结比对孔压的影响,以及记录结构地基土体真实的孔压发展过程;(2)计算方法使用的压缩模量模型能够反应由孔压变化引起的时程变化;(3)计算方法能够跟踪记录土层变形随孔压上升的时程变化。     

浅基础水平场地砂土液化危害性评价

分析了《建筑抗震设计规范》中砂土液化危害性评价方法的不足,通过确立液化土层在不同震害模式情况下的液化震陷计算值,建立了以震陷值S为指标的浅基础水平场地地基液化危害性评价等级,得到了其评价程序.     

黄土场地震陷量的试验预测

通过不同地震荷载作用下黄土震陷的试验研究对兰州地区几个黄土场地的震陷量进行了预测．发现黄土在随机地震荷载和等幅正弦荷载作用下的震陷量预测结果存在一定的差别     

泉州市规划区场地抗震性能与土地适宜性分区研究

在泉州市土地适宜性分区规划的编制过程中，建立了比较详细的钻孔资料数据库，给出了泉州规划区内不同土类的剪切波速按埋置深度进行修正的经验公式，并用这些经验公式计算了无实测波速资料的钻孔的等效剪切波速。文中按等效剪切波速和覆盖层厚度进行了场地类别的划分；采用震后残余应变和软化模量的思想和分层总和方法，综合考虑了软土厚度、埋深、地下水位对软土震陷量的影响，使软土震陷量计算结果更为合理。在充分考虑规划区内地形地貌、工程地质条件、场地类别、砂土液化、软土震陷、砂层及软弱土层的厚度分布、滑坡崩塌等对场地抗震性能影响的基础上，给出了更适合规划区的场地抗震性能评价标准，绘制了泉州场地抗震性能与土地适宜性分区图。     

基于OpenSees的地震动对软土震陷影响研究

软土具有高灵敏度、低强度等特性,在地震过程中极易产生震陷。基于OpenSees数值模拟方法对软土场地的震陷反应进行非线性动力有限元分析,通过改变地震动峰值加速度、频谱特性、输入方式来研究其对软土震陷的影响。结果表明,地震动峰值加速度对地基土的不均匀震陷有显著影响,地震动峰值加速度越大,震陷量显著增大,震陷影响深度更大,对水平地表造成的破坏范围也更大;地震动频谱特性对软土震陷有重要影响,当地震动卓越频率与场地自振频率相近时,其幅值越大,产生的震陷越严重;水平、竖向同时输入地震动的方式能更好地反映土体的振动及震陷响应。该研究成果对探索软土震陷的机理有一定的指导意义。     

软土残余应变势简化计算公式及参数分析

利用以往试验结果,提出一套修正的软土残余应变势简化计算公式。依据剪切波速与各震陷参数的关系曲线,对以往软土残余应变势计算参数不合理部分进行了修正,并用唐山大地震中塘沽地区实际震陷资料进行了检验,在此基础上研究了土性和动力参数对残余应变势变化影响规律。结果表明:依据修正参数得到的残余应变势值符合客观规律;地基承载力是残余变形最重要的控制指标,土的地基承载力较高时,即使埋深较浅且受到较强和较多次数的动应力,其残余变形也很小;土残余应变势与动应力幅值、动应力作用次数分别呈非线性递增关系和线性递增关系。本文结果可为深入认识软土残余应变势的发生发展规律提供基础,另一方面也为今后软土地区结构震陷计算分析提供了可靠工具。     

液化土层上多层砖房震害预测方法的研究

本文研究了计算震陷值和震害指数增量之间的关系,指出计算震陷值可以很好反映地基失效情况,但在预测房层的震害时还需考虑基础类型、建筑物特点和地震烈度等因素的影响。文中给出了液化地区房层震害预测的方法,并就如何考虑液化土层对房屋震害的影响对现行抗震规范提出了修改意见。     

建筑物不均匀震陷简化分析方法

基于对建筑物不均匀震陷机理的新认识，借助分层总和原理，基于不规则荷载下土的残余应变模型及土体逐步软化模型，提出了一套建筑物不均匀震陷的简化分析方法。此方法较以往更合理地考虑了土、结构和地震动的共同效应，可实现对不均匀震陷的时程分析，且原理简单，方便工程应用。方法的可靠性通过大型振动台实验进行了检验。