基于临界剪切裂缝理论的钢筋混凝土板冲切破坏准则及验证

各国规范针对板柱节点抗冲切计算时采用的力学模型不尽相同,导致各国关于冲切承载力计算公式并不统一。瑞士混凝土结构规范SIA 262以及规范MC 2010针对冲切承载力所应用的物理模型为临界剪切裂缝理论,经大量试验验证临界剪切裂缝理论形式简单且具有较好的精度。鉴于我国对临界剪切裂缝理论研究的匮乏,针对临界剪切裂缝理论发展及原理进行了概述,并深入研究基于临界剪切裂缝下的破坏准则及验证分析。将中国规范计算公式与破坏准则进行对比分析,建议我国规范修订时参考基于临界剪切裂缝理论下的破坏准则。     

秦岭商丹糜棱岩带构造变形环境的显微构造标志

商丹糜棱岩带不同区段石英和长石的显微构造及石英组构特征表明,商丹糜棱岩带自西向东构造变形环境显示从低绿片岩相至中- 高绿片岩相至高绿片岩相—低角闪岩相的变化规律。低绿片岩相变形环境下,石英多为Ⅰ型条带,长石主要显示脆性破裂特征,石英c 轴组构呈单一环带型式。中- 高绿片岩相变形环境下,石英主要为Ⅱ型石英多晶条带,斜长石主要处于脆性碎裂流动状态,钾长石开始向韧性转化,石英c 轴组构呈绕y 轴分布的点极密型式。高绿片岩相—低角闪岩相变形环境下,石英普遍呈现光性均匀并有120°三连点的动态重结晶和Ⅳ型条带,斜长石开始显示脆- 韧性过渡状态的变形特点,钾长石显示明显的韧性变形特点,石英c 轴组构呈Ⅰ型交叉环带型式     

摩擦型与软钢屈服型耗能器的性能与减振效果的试验比较

本文通过两类四种百余个耗能器（其中摩擦类型的两种，普遍摩擦型和Ｐａｌｌ摩擦型；软钢屈服类型的两种：Ｘ钢板和三角钢板屈服型）的静力反复加载和低周疲劳试验，进一步了解这些耗能器的滞回特性和疲劳性能。其次，通过分别安装上述四种耗能器的单层剪切型钢框架模型在输入地震动分别为ＥＩＣｅｎｔｒｏ、Ｔａｆｔ和天津记录等五十余种工况下的振动台试验，较全面地揭示了这些耗能器的减振效果。最后，在试验的基础上较好地建立了     

应力途径对岩石脆性-延性变化的影响

用两种加载方式对岩石的破裂进行了实验研究。一种方式是在一定的围压下增加轴压使岩石破裂（A型）;另一种方式是在一定围压下增加轴压直到破裂前某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破裂（B型）。所用的岩石样品为济南辉长岩和山东掖县白大理岩。着重研究应力途径对岩石脆性-延性变化的影响。辉长岩在1.5千巴以下两种应力途径下的破裂都表现为脆性,但是对于同样的应力状态,B型实验比A型实验显得更脆。随着围压增加到200-250巴之间,大理岩由脆性转变为延性。围压250巴以上,大理岩的A型实验发生延性破裂。样品承受载荷的能力是逐渐丧失的。破裂过程中声发射率极低,听不到破裂声响。最后在样品中形成了剪切断面,但破裂很慢。然而,在大理岩的B型实验中,围压在250巴以上发生了脆性破裂,其表现为轴向应力突然下降,伴随着脆性破裂的声响并有声发射率剧增的前兆。看来,B型应力途径对岩石起了一个脆化的作用。     

黄土的钻孔剪切试验特性研究

为研究钻孔剪切试验在黄土中的应用效果,在西安东郊典型的Q₃黄土中进行不同首级法向应力和不同法向应力增量条件下钻孔剪切试验。试验结果表明,抗剪强度随法向应力增大呈曲线形式增大,存在某一临界法向应力值,超过该值后抗剪强度与法向应力之间呈良好的线性关系,能较好地符合摩尔-库仑强度准则,所测得的抗剪强度参数相差较小;在分级加载试验中,法向应力增量越小,达到同一法向应力时的抗剪强度越大;分别加载试验与分级加载剪切试验相比,在相同法向应力下测得的抗剪强度值偏小,随法向应力增大,偏离程度增大;当法向应力较小时,剪切齿难以压入硬土中,导致所测得的黏聚力偏小、内摩擦角偏大,为此建议开发适合不同软硬土质的剪切板,并增加法向位移观测系统,用于判断法向应力施加过程的齿尖压入孔壁情况。     

碳酸盐岩跨频段岩石物理测量与理论建模——不同孔隙结构对碳酸盐岩频散与衰减的影响研究

碳酸盐岩孔隙结构类型复杂多样,当地震波经过含有不同孔隙结构的流体饱和岩石后往往会产生不同的波频散和衰减特征,这使得根据波的不同响应特征来推断碳酸盐岩的孔隙结构类型,甚至孔隙流体性质信息成为可能.本文针对白云岩、灰岩以及人工碳酸盐岩样品开展了跨频段（超声+低频）实验测量和理论建模,探索碳酸盐岩的孔隙结构类型和孔隙流体对模量频散和衰减的影响机制.首先根据铸体薄片、扫描电镜的图像对碳酸盐岩样品进行了孔隙结构类型分析,并将样品主要分为裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三类,然后测量了相应样品完全饱和流体后在不同围压下的模量频散与衰减.在完全饱和甘油并处于低围压时,裂缝型与孔洞型样品均出现一个衰减峰,分别位于1 Hz与100 Hz附近,而裂缝-孔隙型样品则具有两个衰减峰,一个在1 Hz附近,另一个在100 Hz附近.裂缝型样品（裂缝主导）的衰减峰相比孔洞型样品（中等刚度孔隙主导）对应的衰减峰在低围压下幅度更大,且对围压变化更敏感.在测量数据的基础上,建立了考虑纵横比分布的软孔隙和中等刚度孔隙的喷射流模型,认为该模型能一定程度上解释裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三种类型碳酸盐岩在测量频带的频散.以上研究加深了对不同孔隙类型主导的碳酸盐岩储层地震响应特征的认识,对储层预测工作的进一步精细化具有重要意义.     

滇西澜沧江左旋走滑挤压带应变分解的应变和运动学涡度证据

集中于青藏高原东南缘澜沧江走滑挤压带应变路径与应变分解关系的探讨, 该剪切带出露各类型韧性变形岩石, 为有限应变、运动学涡度值和单剪-纯剪组分比率的定量化分析提供地质条件. 平均运动学涡度值的估算基于3种传统方法, 即Rs-q法、碎斑双曲线分布法和极摩尔圆法; 计算结果表明低级片岩带内的糜棱岩化变质沉积岩平均运动学涡度为0.19~0.54, 高级片麻岩带的初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩的运动学涡度值分别为0.19~0.73, 0.11~0.8和0.84~0.95 (甚至高达0.99). 利用经典应变分析方法和运动学涡度值估算结果一致暗示澜沧江剪切带总体为单斜对称应变. 结合运动学路径, 该剪切带可以被厘定为典型的走滑挤压应变带、且发生了应变分解. 根据区域构造背景, 青藏高原东南缘展布的这些新生代陡立而狭窄的大型韧性剪切带是调节陆内变形过程中简单剪切组分的重要地质载体, 而纯剪切组分则分解在构造带外侧更宽阔的地体上.     

基于动摩擦应力下调滑移弱化机制，利用地表破裂同震位移约束2001年昆仑山口西MS8.1地震破裂传播速度

利用2001年昆仑山口西MS8.1地震现场观测所提供的地表破裂同震位移数据,使用简单滑移弱化破裂模型,估算了发震主断层上的破裂传播速度. 该模型中考虑了断层破裂时动摩擦过程中应力上调和下调机制对地震波辐射能量分配的影响. 对比Bouchon和Valleacute;e有关昆仑山口西地震主断层破裂传播速度超过剪切波速度,甚至达到P波速度的结果, 采用动摩擦应力下调时的滑移弱化模型 (分数应力降模型),结果表明,伴随较高的地震波辐射效率,主断层的平均破裂传播速度等于或小于瑞利波速度,这与许力生和陈运泰的体波反演结果,以及陈学忠震源应力场估算的结果是一致的. 最后,联系到由地表破裂现象所反映出的断层力学特征,如与视应力相关的分数应力降 (动摩擦应力下调), 基于滑移弱化模型, 讨论了可能的震源破裂机制.      

花岗岩变形破坏的阶段性模型--应力速度及预存微裂纹密度对断层形成过程的影响

依据对具有较高微裂纹密度的筑波花岗岩和极低微裂纹密度的花岗斑岩 2种极端的岩石标本、在等应力速率的快速加载 (约 6MPa/min)和蠕变加载 (轴向应力保持在约 95 %破坏强度 ) 2个极端的加载条件下的实验结果 ,讨论了预存微裂纹密度与加载速度对多晶质结晶岩变形破坏过程的影响。实验中利用高速多通道声发射波形数字记录系统 (每秒可记录多达 5 0 0 0个声发射事件的 32通道波形 ) ,获得了岩石标本破坏前微破裂活动的详细时空分布数据。声发射的发生率、震级 -频度关系中的b值及震源的空间分布揭示出岩石变形破坏过程中微破裂活动具有 3个典型阶段 :初期阶段、第 2阶段和成核阶段。尤其是在成核阶段 ,还观测到发生率和b值有大幅度前兆性起伏。一般而言 ,在相同加载条件下预存微破裂密度越高 ,或对同一岩石加载速度越慢 ,对应的断层成核过程就越长 ,因此最终破坏的可预报性也越高。为了进一步探讨微破裂活动的阶段性特征及其物理本质 ,还利用亚临界破裂扩展模型对声发射数据进行了理论分析     

2010年中国青海地震：超剪切破裂的中等地震

通过对近场以及远震数据的分析,估算了2010年中国青海地震（MW6.9）的破裂速度。破裂起始模型的计算结果与YUS台站实测近场地震图的比较显示出约为5.0km/s的快速超剪切破裂传播。根据使用包络线反褶积法和经验格林函数事件的远震分析,在震中东南6.5km和41.8km的地方鉴别出2个高频脉冲,说明为2个子事件。高频脉冲事件的地点和时间也显示出4.7～5.8km/s的超剪切破裂速度。超剪切破裂速度可能致使破裂向玉树镇扩展时产生了严重破坏。     

不同高宽比金属橡胶隔震支座力学性能分析

本文针对建筑物使用的传统叠层橡胶隔震支座在使用中存在的一些问题,引进了不锈钢丝金属橡胶材料,设计并制作了新型隔震支座,对比研究了三种不同高宽比支座在不同频率、不同加载幅值下的水平剪切性能,并且研究了支座的轴向承载力以及施加轴向荷载对金属橡胶隔震支座剪切迟滞性能的影响。研究结果表明:加载频率对金属橡胶隔震支座剪切性能影响较小,金属橡胶隔震支座的耗能能力随着加载幅值的增大而增大,且随着高宽比的减小而增大;等效剪切刚度和等效阻尼比随着加载幅值、高宽比的增大而减小;支座具有较大的轴向承载能力,在施加轴向荷载后,金属橡胶隔震支座的剪切耗能能力大大增强。     

大理岩试件中裂缝的逆向共轭剪破裂

本文介绍了以激光全息干涉法观测单轴压缩下,大理岩岩样表面的变形位移场。全息干涉图可以反映出由于岩石内部微裂隙丛集激增所导致的变形局部化,实验采用板状大理岩试件,在中心处预制了不同角度的裂缝,实验在MTS伺服压机中加载直至宏观破坏,观测了裂隙的发展过程。实验表明:当裂缝角小于45时,先在裂缝尖端处的张应力集中部位出现新裂纹,它的起裂角(与原裂缝的交角)90,裂纹弯向压力方向并趋于稳定。当>45时,在上述张裂纹稳定后,在裂缝尖端附近再次发生张裂,其起裂角60,同样弯向压力方向后稳定。在这些前期张破裂稳定后,在张裂的相反方向,也即裂缝的共轭方向上,出现内部微裂隙的丛集,并随后发生宏观的剪破坏,我们认为此逆向剪切破坏与大理岩的多晶组构有关,与应变弱化过程中变形和应力的调整有关。      

震级频度与古登堡-里克特关系式偏离的前兆意义

地震震级频度的古登堡-里克特关系式(简称G-R关系式)一直是许多地震学问题研究的重要前提之一, 然而实际分布常常与这一关系式有一定的偏离。 文中利用已有的对含有凹凸体、 挤压雁列破裂及Ⅲ型剪切破裂等三种类型的岩石实验结果, 对接收到的声发射事件序列分别进行了分段地震震级频度的G-R关系式拟合, 重点考察了每一时间窗内表征实际地震震级频度与这一关系式偏离程度的线性拟合系数r值的变化。 研究结果表明, 含有凹凸体、 挤压雁列破裂的岩石声发射序列在加压－破裂过程中, 分段扫描分别计算得出的r值在标本失稳前出现数字下降的现象, 表明临近岩石失稳, 实际地震震级频度与G-R关系式偏离程度有加大的趋势; 而含Ⅲ型剪切破裂的岩石在标本失稳前, 声发射序列r值数字下降的现象不明显。 部分实际震例也表明, 在一些中强地震前也存在着这种偏离。 研究结果可能对利用区域地震活动资料探求部分类型的中强地震前可能存在的前兆信息具有一定的参考意义。     

磁化率各向异性与花岗岩形成的构造背景──以广东两类不同成因类型花岗岩为例

广东省两类不同成因类型花岗岩磁化率各向异性研究表明：Ⅰ型花岗岩的磁化率的数值较大，一致性较好；各向异性度比较小，磁化率椭球为纯压扁型．Ｓ型花岗岩的磁化率数值普遍较小，一致性较差；各向异性度比较大，磁化率椭球以兼具压扁型和拉长型为特征；岩体内部两种磁化率椭球（压扁型和拉长型）的３个主轴的方向具有较好的一致性．结合花岗岩的野外地质特征，作者认为，Ｓ型花岗岩在形成过程中受到了板块内部强烈的挤压和剪切作用，不同类型的源岩在强烈的挤压作用下局部地带发生破裂，发育了大规模的剪切推覆作用，在剪切热的作用下源岩物质被改造形成Ｓ型花岗岩；Ⅰ型花岗岩则是原始岩浆侵入到地壳上部形成，其形成的构造背景与当时板块的Ｂ型俯冲有关。     

不同摩擦本构关系对断层自发破裂动力学过程的影响

地震是断层的摩擦失稳过程.摩擦本构关系对断层的破裂成核、破裂传播、破裂速度、能量释放、破裂终止等起着至关重要的控制作用.为了比较不同摩擦关系在断层自发破裂动力学过程中的影响,文中引入目前应用最为广泛的4种典型摩擦本构关系,它们分别是：滑移弱化摩擦关系,速率弱化摩擦关系,以及速率-状态相依摩擦关系中的老化定律和滑动定律.研究中利用有限单元方法对上述4种摩擦关系控制的断层自发破裂过程分别进行模拟计算,模拟结果显示：当模型参数相同时,不同摩擦关系模拟的破裂行为总体上具有一致性,都可以产生亚剪切破裂或超剪切破裂,并且破裂传播速度的大小与摩擦本构关系的类型无关.此外,它们之间还存在着较大的差异：（1）速率弱化摩擦关系可以模拟脉冲型破裂;而其他3个摩擦关系只能模拟裂纹性破裂.（2）不同摩擦关系模拟的超剪切破裂转换长度不同,速率-状态相关摩擦关系的老化定律相比其他摩擦关系需要更大的转换长度才能实现亚剪切破裂转变为超剪切破裂;而速率弱化的摩擦关系的超剪切转换长度可以为0,即不需要转换距离就直接产生超剪切破裂.（3）速率弱化摩擦关系模拟的破裂速度自成核后很快就达到稳定值;而其他类型摩擦关系模拟的破裂传播则要经历由缓慢破裂到逐渐加速直至达到稳定破裂的过程.值得特别指出的是,本文所使用的4种摩擦关系都不能完整地反映实际大地震破裂过程的摩擦属性,需要进一步深入研究.     

基于等效框架模型的砌体结构抗震模拟及验证

等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟,且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑,而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达,弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析,确定骨架曲线的计算方法,并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。     

力学加载时岩石中析出的挥发份可能是震前水文地球化学异常源(大规模模拟试验结果)

地震预报中最重要的理论和实践问题之一是前兆水文地球化学异常形成的物质来源。力学加载过程中岩石析出的挥发份是这种来源之一。用50000吨压力机进行了大规模模拟试验,结果揭示了大块玄武岩和花岗岩样在受到循环增加的单轴压力直至破裂时(对玄武岩和花岗岩分别为75和180兆帕),水、氡、汞和氦有规律地析出。发现前兆性岩石破裂伴随岩石中挥发份的析出。这些组份的前兆特性与它们的化学性质及其在岩石中存在形式有关。力学加载时水的排出随载荷增加而逐渐增加。氦在裂隙形成的早期阶段析出。将排气资料和体积应变及声发射资料对比表明,大部分氡在雪崩型破裂作用阶段和震源形成的动力阶段析出,而汞主要在样品临破裂前的动力阶段排出。     

基于“剪切+张裂”一般位错模型频率域求解微震震源机制

研究微地震的震源机制,获得压裂区域的破裂方向、尺度和应力状态等信息,在非常规油气开采过程中具有重要意义.对于微震,通常采用剪切位错或者矩张量模型对震源进行描述.本文从其实际发震机制出发,使用了"剪切+张裂"的一般位错点源模型,并基于此模型发展了一种利用全波形信息,通过波形振幅谱相关和初至约束,在频率域求解微震震源机制的方法.该方法适用于地面和井中观测,能够在得到常规震源参数（断层走向、倾角和滑动角）的同时给出裂缝断层剪切和张裂错动的距离信息,更直观体现破裂程度.理论数值测试证明方法有效、可行,在未滤波的情况下,实际数据的波形拟和结果仍较为一致,同时还发现错动距离与应力降等常规破裂参数并不严格相关,说明剪切、张裂错距可作为独立的新参数来定量评估水压致裂效果,指导工程开发进行.     

大理岩的剪切波分裂对差应力变化响应的实验研究

利用ＤＺ９５型多通道瞬态波形记录仪和ＧＣ－１００型工程多波参数分析仪,对山东莱州大理岩进行了剪切波分裂观测研究．通过两组岩样的测量,在带有自然优势定向排列裂缝的岩样在无加载状态下发现剪切波的分裂现象,而带有优势层理走向的完整岩石则在加载到一定程度下才能观测到剪切波的分裂．随着载荷的增加,多数岩样在临近破坏时都记录到剪切波分裂的时间延迟有一个迅速的抬升,但抬升之前的变化过程不同,不同位置的观测结果也大不相同．实验还发现,在一定压力下,即使载荷保持不变或卸载一加载,岩石中剪切波分裂的时间延迟仍然增加,我们称之为“惯性生长”．在实验中,还少量地记录到一些声发射事件,和人工源的效果一样,也可在接收波形中清楚地分辨出剪切波的分裂．     

特征参数对性态谱影响规律的研究

性能化抗震是工程抗震研究的重要方向。根据位移性能水准,计算不同周期结构达到性能水准时所需输入的最大地震动加速度值,建立性态谱;基于性态谱,研究自振周期、恢复力模型和第二刚度折减系数等特征参数对性态谱的影响。研究表明:性态谱表征了周期、性能水准和地震需求的三维谱关系,可预测达到不同性能水准时结构的地震需求;结构自振周期和第二刚度折减系数在短周期段对性态谱有显著影响,随结构自振周期的增大,谱值差别减小;双线型恢复力模型是否退化影响达到相同变形目标时的地震需求,退化模型性态谱谱值小于非退化模型。