南京地铁地基地震液化规范判别的差异分析

利用“建筑”和“铁路”二种抗震设计规范 ,对南京地铁 1 # 线区间隧道地基进行了地震液化判别 ,发现两者有差异。详细分析了两规范对贯入点深度、粘粒含量、上覆非液化土层厚度、地下水位等影响因素的不同考虑 ,认为不同的上覆非液化土层的考虑是导致差异的最大原因。     

液化判别的简化计算法

针对国家标准《建筑抗震设计规范》规定的地震液化判别规则，本提出一种简化的判别计算方法。     

基于标贯试验的岩土剪切波速多因素公式分析

剪切波速是建筑场地类别判定的重要依据.剪切波速Vs在岩土工程设计中应用广泛,如划分建筑场地土类型和场地类别、液化判别、建(构)筑物地基地震反应分析等.《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中明确提出"建筑的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类."准确地得到土体剪切波速才能够准确地进行建...     

砂土液化判别方法研究

评定地基土液化可能性是抗震勘察设计中的一个重大课题,通过对比《建筑抗震设计规范》推荐判别方法与美国Seed判别法,推导出新的判别方法,该法具有判别准确、理论合理、计算简便、与工程实际相结合等优点,是一种值得推广的判别方法。     

关于盐城市地震效应问题探讨

对比分析了<建筑抗震设计规范>(GB 50011-2010)与<建筑抗震设计规范>(GB 50011-2001)中涉及场地勘察相关条文的规定,指出其相关条文的修改对盐城市区场地类别的划分、地震动参数的确定、砂土液化的判别、软土震陷的评价等方面产生的影响,以及今后在勘察中需注意的一些问题,并提出了相关建议.     

论抗震规范的砂土液化判别方法

我国《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-74)根据建国后几次大地震的经验,给出了地震时饱和砂土液化的判别法(简称规范方法).这个方法简便易行,反映了控制砂土液化的几个主要因素.这个方法也为后来制定的其他几本抗震规范所采用.     

汶川地震液化土层类型验证及土性分析

2008年5月12日汶川特大地震中,除在山区引发了大量山体滑坡、崩塌和泥石流外,在成都平原等地液化现象也十分普遍。液化主要分布在含砂、砾石和卵石等的第四系地层。依据地层分布特征和地震烈度,选择6个典型液化点（带）进行现场勘测和试验,以验证液化土层类型、了解液化土层的土性特征,并检验《建筑抗震设计规范》中液化判别方法的适应性。结果表明：(1) 典型液化点土类包含砂、砾石和卵石等,6个验证点中有2个为砂层液化(其中1个为砾砂)、3个为砾石层液化和1个为卵石层液化;(2) 与非液化地层相比,液化地层结构松散,均匀性差,颗粒大小分布曲线较平缓,不均匀系数较大,其中液化砂土级配良好,砾石和卵石级配不良;(3) 依据《建筑抗震设计规范》液化判别方法,将验证点1中砂液化判为非液化,其余5个验证点由于含较多粗颗粒,因无法进行标准贯入试验而无法进行液化判别。     

基于已知钻孔的场地类别模糊等值线的建立

对照现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）场地类别划分方法,应用模糊数学原理,推导了场地类别的模糊二次评价方法,得出了场地类别的模糊向量和模糊特征周期,实现了场地类别划分的连续化;在此基础上,基于收集到的杭州市254个建筑场地波速钻孔实测资料,通过建立场地类别地质模型,实现了场地类别、特征周期的模糊等值线,与实测资料对比,结果表明：由该模糊等值线得出的建筑场地抗震类别与现行《建筑抗震设计规范》给出的场地类别是统一的,模糊特征周期与规范给出的特征周期基本上是吻合的,该模糊等值线对建筑抗震设计具有指导意义。     

核设施勘察中抗震Ⅰ类物项饱和砂土地基的液化判别

把多种方法应用于某核设施勘察中,针对抗震工类物项饱和砂土地基液化判别,认为现行核电厂抗震设计规范对液化判别的安全度与核设施破坏的严重后果不匹配。学者建议的基于SPT和剪切波速液化判别方法的安全裕度高于现行抗震规范,建议对抗震Ⅰ类物项饱和砂土除按照规范进行液化判别外,应采用最新的液化判别研究成果进行对比分析。根据实际工程情况,建议抗震Ⅰ类物项液化概率控制值可由4%调整到8%、名义抗液化安全系数可由1.45调整为1.2。对基于剪切波速的液化判别曲线,指出了在特定条件下会出现不符合常理的计算结果,应结合地质资料综合判定是否液化。     

以标贯试验为依据的砂土液化确定性及概率判别法

核电厂址非基岩场地的地基液化问题是核电厂选址的关键问题,亟需建立核电厂址地基液化判别方法。回顾了以标贯试验和地表峰值加速度为依据的砂土液化判别方法的演化历史,依据Idriss-Boulanger确定液化临界曲线的基本方法,提出了确定液化临界曲线的基本原则,分别依据美国液化数据库、中国抗震规范液化判别式所用的液化数据及综合两者的液化数据资料,给出了相应的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对不同的细粒含量、有效上覆压力、现场试验方法的液化数据的合理性,分析了测量或估计土层循环应力比和修正标贯击数各种因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性,结果表明：所提的液化临界曲线不易受各种因素的影响。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了液化临界曲线的名义抗液化安全系数与液化概率的经验关系式及概率等值线,并对核电厂Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类抗震物项地基,给出了相应的液化临界曲线。     

基于有限元极限平衡法的尾矿坝坝体稳定分析

在平面应变条件下,采用基于弹塑性应力应变分析的有限元极限平衡法对尾矿坝坝体的稳定性进行研究。该方法可较好地结合极限平衡分析方法和有限元应力分析方法的特点。通过弹塑性有限元分析,合理准确地考虑结构整体应力场的影响,进而结合Hooke-Jeeves法优化搜索最危险滑动面的位置及其对应的最小安全系数。以某尾矿坝实际工程为例,比较分析了考虑正常、洪水以及特殊工况运行下有限元极限平衡法与极限平衡条分法和有限元强度折减法在安全系数大小及滑动面形状和位置的差异,重点运用有限元极限平衡法对尾矿坝坝体的稳定性进行验算并作出安全评价,为尾矿坝的安全设计施工提供可靠依据和技术支撑。     

软土地下结构的地震土压力分析研究

在软土室内动力试验和有限元有效应力动力反应分析基础上,采用一种能够全面考虑软土振动孔压上升及消散、震陷、土-结构动力相互作用等因素的软土地下建筑物抗震稳定分析方法,对上海地铁一号线典型地铁车站结构进行地震土压力计算分析。据此对各类常用地震土压力简化计算方法进行评价,为今后改进地震土压力计算方法、提高软土地下建筑抗震设计水平提供了依据。     

大变形有效应力分析退化为总应力分析的新方法

传统方法在将有效应力分析向总应力分析退化时,一般采用将所有节点的孔压置为0的办法,这相当于对所有节点引入0压边界条件而影响了程序的通用性。将广义Terzaghi有效应力原理引入大变形固结理论中,并推导了其增量有限元方程。提出将广义有效应力系数置为0的新方法,实现了大变形有效应力分析向总应力分析的退化。新方法概念清晰,操作简单,不需要修改边界条件,可增强大变形有效应力分析程序的通用性。通过算例分析,证明了新方法的有效性。应用中可分别将广义有效应力系数置为1和0,对同一模型经过2次运算后,可对任意点在任意加荷条件下的固结沉降、最终沉降、固结度等指标进行准确评估,为工程设计和施工控制提供有效的分析手段。     

Numerical analysis of thermal fracturing in subsurface cold water injection by finite element methods

Integration of poromechanics and fracture mechanics plays an important role in understanding a series of thermal fracturing phenomena in subsurface porous media such as cold water flooding for enhanced oil recovery, produced‐water reinjection for waste disposal, cold water injection for geothermal energy extraction, and CO₂ injection for geosequestration. Thermal fracturing modeling is important to prevent the potential risks when fractures propagate into undesired zones, and it involves the coupling of heat transfer, mass transport, and stress change as well as the fracture propagation. Analytical method, finite element method, and finite difference method as well as boundary element method have been used to perform the thermal fracturing modeling considering different degrees and combinations of coupling. In this paper, extended finite element method is employed for the thermal fracturing modeling in a fully coupled fashion with remeshing avoided, and the stabilized finite element method is employed to account for the convection‐dominated heat transfer in the fracturing process with numerical oscillation circumvented. With the thermal fracturing model, a hypothetical numerical experiment on cold water injection into a deep warm aquifer is conducted. Results show that parameters such as injection rate, injection temperature, aquifer stiffness, and permeability can affect the fracture development in different ways and extended finite element method and stabilized finite element method provide effective tools for thermal fracturing simulation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

京承高速公路新道沟连拱隧道的优化设计

本文以京承高速公路新道沟连拱隧道为实例,应用有限元数值方法对连拱隧道二次衬砌的围岩抗力、应力、变形及其稳定性等问题进行了模拟与分析。首先,基于连拱衬砌的结构型式,作者建立了该隧道的数值模型,并提出用弹性杆单元按作用力等效的原则模拟围岩抗力;根据数值模拟结果对隧道支护结构的承载能力进行了讨论,并基于规范对二次衬砌进行了结构强度校核。该研究结果为新道沟隧道支护结构设计的优化提供了科学依据。     

鹤上大断面小净距隧道施工方案优化分析

结合福州国际机场高速公路鹤上大断面小净距隧道工程实际,建立了大断面小净距隧道施工动态有限元分析程序,对隧道施工方案的优化进行了数值模拟分析。分析中模拟了双侧壁导坑法、中隔壁法和上下台阶法3种施工方案,对拱顶下沉、地表沉降、中间岩柱应力、围岩稳定性等进行了对比分析,并结合鹤上隧道围岩实际情况,在隧道出口Ⅴ级围岩段,改双侧壁导坑法为中隔壁法,顺利完成了施工,对降低施工成本、加快施工进度均起到了较好的作用,研究结果可为类似条件下大断面小净距隧道的设计、施工提供借鉴与参考。     

土钉支护结构优化设计的有限元分析

考虑土钉-土体的相互作用,建立三维有限元模型,分析计算土钉支护结构的内力和位移,提出了变形控制和应力控制相结合的优化设计方法。采用遗传算法,以应力和位移为约束条件,以工程造价为目标函数,建立了土钉支护结构的优化设计数学模型,并编制了相应的计算程序,通过算例分析,并基于规范法的优化设计结果相比较,得出本文的设计方法更为合理的参考结论。     

固结问题有限元法时步自适应研究

关于提高有限元法解的精度和稳定性问题已受到不少学者的重视。基于Biot固结理论,为提高有限元法计算的精度和稳定性,研究了固结过程中的时步自适应。采用基本原理推导出时步控制公式,从而全面控制应力和孔隙压力场。研究结果有助于准确模拟应力应变的发展,对粘土心墙土石坝等建筑物的设计及施工有重要意义。     

基于数值应力场的边坡临界滑动场

数值分析方法（有限元、有限差分等）可计算边坡应力、变形和破坏,但直接计算边坡安全系数比较困难;而极限平衡法需对边坡体内力作出假设,计算精度受到限制。利用数值分析方法计算得到的应力场,重新定义推力最大原理中推力的含义,将常规边坡临界滑动场数值模拟方法作进一步的改进,提出基于数值应力场的边坡临界滑动场方法。该方法可充分发挥两大方法的优势,能够准确、方便地搜索出边坡临界滑动面位置,并给出更合理的边坡安全系数。通过两个算例的稳定性分析,并与其他方法进行比较,验证了该方法的准确性和合理性。     

黄土锚固及其应力机制的数值分析

以黄土锚索锚固实地试验数据为依据,论述影响黄土锚固力的因素及提高锚固力的施工工艺,进而采用有限元法对其应力分布进行模拟。两者相互论证,初步提出黄土锚固拉拔力的经验数值和较科学的设计参数,对工程实践起到积极的促进作用。