瀑布沟心墙堆石坝地震响应分析

在高地震烈度区修建深厚覆盖层上的高土石坝面临许多问题,如大坝的动力稳定、坝基液化问题等,非常有必要对大坝的地震动力响应进行力学分析,以便为设计和施工提供指导。对瀑布沟大坝进行了三维地震动力响应有限元分析,就动力工况下芯墙、防渗墙的抗震能力及基础砂层的液化可能性等进行了研究,并提出了一系列针对坝体结构、材料等的优化措施。通过地震三维有限元分析,并采取一系列针对措施,坝体综合抗震能力得到了提高,可以满足有关规程规范要求,所得结论可以为类似工程提供参考和借鉴。     

液化场地水库土石坝地震动力响应研究

基于有限差分法基本原理,采用FLAC3D软件对水库大坝在地震作用下的动力响应进行分析,研究地震强度、水库蓄水高度等对坝体稳定性的影响。结果表明:随着地震强度增加,坝基液化程度加剧,诱发的坝顶竖向沉陷增大;随着蓄水高度的增加,坝基液化程度和范围增大,坝顶竖向沉陷变形增大。当蓄水高度为10 m,地震峰值加速度为0.4 g时,坝顶沉陷量约为0.13 m,坝体稳定性降低,出现明显的潜在滑动面。因此在水库大坝选址、设计和施工中应注意可液化地基的地震灾害并做好相应的抗液化及加固措施。     

坝基地震液化特性及动力稳定性分析

为了考虑水库大坝地基地震液化及动力特性,首先通过室内动三轴试验研究混黏土的粉土、粉砂在动荷载作用下的孔压累积特性,提出了选择双幅应变达到5%作为土样液化的标准;然后采用现场标贯试验和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别,并对判别结果进行了对比分析;同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析,并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比,从中得出一些有益的结论可供类似工程参考。     

反应分析法在黄土液化势评价中的应用

反应分析法是一种基于动三轴试验,并考虑场地地震危险性一种综合性饱和土体液化评价方法。本文对固原石碑塬黄土进行了动三轴液化试验,利用反应分析法对该场地饱和黄土液化势进行评价,并和海原地震中固原石碑塬黄土的实际液化情况对比。研究结果表明利用反应分析法对饱和黄土进行液化势评价的结果与实际震害相符,可在黄土地区建设工程场地地震液化势评价中广泛应用。     

超宽河谷上面板堆石坝地震响应特性分析

国内外未见有关在宽高比超过8.0的河谷上建高面板堆石坝的相关报道。文中采用非线性有限单元法,对一座拟建中的河谷宽高比为9.5的139 m高的混凝土面板堆石坝进行了地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于河谷宽高比较大,大坝在8度地震作用下地震响应不强烈,但坝顶出现明显的鞭稍效应,需采取相应的抗震工程措施。     

深厚覆盖层上心墙堆石坝强震动力响应分析

土石坝由于施工便捷、取材方便,是目前我国西部比较常见的一种坝型。但西部地区地震活动频繁且烈度较高,特别是一些土石坝坝基下存在深厚覆盖层,对土石坝的地震动力响应有重要影响。采用黏弹性模型-等效线性化方法对国内某拟建土石坝进行三维动力响应分析。考虑到实际土石坝坝体是不完全排水的,将根据经验公式得到的残余体变分成两部分,一部分转化为残余孔压,另一部分为产生的残余变形。根据有限元计算结果,分析在坝基深厚覆盖层影响下坝体残余变形、加速度响应、残余孔压等动力反应的特征和分布规律。计算结果符合一般规律,说明本文采用的计算方法适用于含深厚覆盖层心墙堆石坝的静动力分析。     

兰州某黄土场地液化势评价及地基处理措施

尝试应用了室内研究——反应分析的液化可能性估计方法与地震剪应力时程相结合的综合评价方法对处于黄河Ⅳ级阶地的兰州东岗某工程场地的饱和黄土液化势进行了评价。研究结果表明,该场地饱和黄土在超越概率为50年63%、10%和5%地震作用下均会产生完全液化;同时,根据对夯实后重塑黄土的液化势评价结果,我们提出可用夯实法对地基进行抗液化处理;强夯至干密度dρ≥1.6g/cm时,上述地震作用下该场地饱和黄土仅产生轻微或中等液化,地基抗液化处理效果明显。     

特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性及抗震能力研究

受地形地质条件所限,抽水蓄能电站上水库的面板堆石坝工程通常不得不修筑在山腰、山坡等地形条件复杂的区域,特殊地形条件对面板堆石坝抗震安全性能的影响如何是值得关心的问题。采用基于ABAQUS的UMAT子程序二次开发的等价黏弹性模型,研究了此类特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性,提出应该从防渗系统的安全性、坝坡动力稳定性以及地震最大残余变形三个方面综合评价大坝的极限抗震能力,研究了此类特殊地形条件下面板堆石坝的地震破坏模式。研究结果表明:大坝在地震荷载作用下的动加速度,动位移,动应力等动反应值均较小,坝体竖向最大残余变形值小于坝高的1%,大坝具有较强的抗震能力;大坝沿顺河方向的最大动位移出现在坝高3/4靠近下游侧的坝坡处,倾斜的坝基地形会影响大坝的动力反应特性;倾斜坝基地形条件下大坝的破坏模式以防渗系统破坏和下游坝坡失稳为主,其极限抗震能力为0.50 g~0.58 g。     

我国标贯液化判别方法对黄土适用性研究

鉴于我国20世纪50年代以来,地震液化现场很少有黄土液化的实例,而饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很高的液化势和流态破坏势.为工程设计准确预测饱和黄土在设计地震动的作用下是否会液化,本文用Seed-Idriss简化判别法对兰州某民用机场的饱和黄土和砂土进行液化判别,并以此结果为依据检验规范判别式对黄土液化判别的适用性.结论证实用Seed-Idriss简化判别法结果检验规范方法对黄土的适用性是可行的,规范方法对于黄土液化判别过于保守.     

非饱和黄土动力液化研究——以党家岔滑坡为例

黄土具有极强的水敏性和动力易损性，黄土地区多次强震都引起过液化、滑坡等地质灾害，造成了严重的人员伤亡和财产损失，因此振动作用下高含水率黄土的液化问题不容忽视。在大量已有研究的基础上，以宁夏党家岔滑坡为例，研究振动作用下高含水率黄土的液化问题。现场调查发现高含水率滑带土并未达到完全饱和状态（饱和度达95%左右），在新鲜的芯样断面发现有明显的"流态化"液化破坏特征。借助室内试验和数值模拟技术，对党家岔滑坡非饱和黄土层的液化性能及液化发生机理进行分析。结果表明：（1）非饱和黄土层液化发生机理可概括为：地震作用下饱和黄土层孔隙水压力激增，高含水率非饱和黄土层孔压增长响应滞后，随着孔隙水压朝上部消散，地下水向上渗流，当平均有效应力接近0时，高含水率非饱和黄土层发生液化；（2）振动过程中不同饱和度黄土孔隙水压力增长响应具有滞后性，借鉴饱和黄土液化时孔压比的判别标准和Seed简化判别法，初步证实党家岔滑坡高含水率非饱和黄土层可发生振动液化，斜坡前缘和中部土体发生液化的初始饱和度范围分别为68.3%~100%和73.8%~100%，斜坡后缘土体不发生液化。     

粉煤灰改良饱和黄土的抗液化特性

为了经济、环保地达到改良处理减轻饱和黄土地基液化震害的目的,通过配备不同粉煤灰掺量的改良黄土进行动三轴试验,研究饱和粉煤灰改良黄土的动应力、动应变和动孔隙水压力变化特征,分析粉煤灰掺量对饱和改良黄土液化应力比、动残余变形和动孔隙水压力的影响规律,并结合微结构试验结果,探讨饱和粉煤灰改良黄土抗液化的物理化学机制。结果表明:粉煤灰掺量对饱和改良黄土的液化应力比、动应变和动孔隙水压力比均具有较为显著的影响。随着粉煤灰掺量的增加,饱和改良黄土的液化应力比持续增加,且当掺量达到15%后,继续增加粉煤灰掺量时改良黄土的液化应力比增加显著。饱和改良黄土的动应变和动孔隙水压力比均随着粉煤灰掺量的增加而减小;掺量达到25%后,饱和改良黄土不液化。饱和粉煤灰改良黄土的SEM细观结构试验照片中呈现大量的圆球状、粒状粉煤灰颗粒和絮凝状胶结物,表明其抗液化的物理化学机制主要包括粉煤灰的水化作用、胶体生成物和颗粒的填隙作用和粉煤灰对游离水的吸附作用。     

饱和黄土动态液化和静态液化机理的差异性研究

饱和黄土在不同外荷载作用下其液化机理具有显著差异.为研究饱和黄土动态液化和静态液化机理的差异性,基于室内动三轴试验和静三轴试验,研究岷县永光饱和黄土动态液化后的动应力与轴向动应变关系、动孔隙水压力比与轴向动应变关系,分析其静态液化后的偏应力与轴向应变关系、孔隙水压力比与轴向应变关系,并结合液化前、后的SEM试验结果,研...     

基于流固耦合动力模型的饱和土体-隧道体系地震反应研究

基于ABAQUS软件平台,应用自行开发的流固耦合动力模型孔压单元模拟场地土体,并通过黏弹性人工边界方法实现地震动的输入,对饱和土体场地中的双孔隧道结构在地震荷载作用下的动力反应进行研究。计算结果表明:在地震反应结束时刻,场地土体位移幅值在两隧道之间以及两隧道的附近区域较大,而远离隧道的区域则较小;场地底部区域土体的孔压幅值较大,而场地顶部区域土体则较小;隧道左右两侧拱腰部位的衬砌的应力较大,而拱顶部位则较小。计算结果同时表明了流固耦合动力模型孔压单元在饱和土体-隧道体系地震反应研究中的适用性。     

基于内时理论的饱和黄土孔压增长模型的试验研究

本进行了基于内时理论的动荷载下饱和黄土孔压增长模型的试验研究，结果表明：饱和黄土液化过程中其孔压的增长与土的干密度、饱和度以及动应力有着一定的相关关系。     

地震长期效应对黄土力学性质的影响

黄土高原地区,具有大孔隙、弱胶结特征的黄土遭遇地震荷载影响后,其内部结构受到扰动,微结构的变化会在后期物理力学性质中集中反映出来。通过动三轴试验对原状黄土试样进行模拟历史地震预处理,对处理试样依次进行饱和、固结、不排水剪切试验。结果表明:黄土试样的初始含水率为10%时,经历历史地震扰动的黄土较未扰动黄土相比,其偏应力明显增加,孔隙水压力降低,抗剪强度指标值增大3.42 kPa和2.67°;当初始含水率增加至15%时,历史地震产生的长期效应将引起后期黄土强度持续增大,增幅远远超过10%的黄土试样,黏聚力和内摩擦角达到3.98 kPa和3.02°。通过扫描电镜试验和压汞试验,从微观角度分析地震长期效应对黄土力学性质影响的内在机制,结果发现历史地震引起黄土内部颗粒移动、孔隙结构变化是黄土强度增加的重要因素。     

贮灰场子坝粉煤灰动力特性试验研究

贮灰场子坝冲填粉煤灰的动力特性是评估挡灰坝在地震作用下动力稳定性的关键因素。为探究冲填粉煤灰的动力变形和强度特性,利用液压控制振动三轴试验仪测试饱和沉积灰和冲填灰两类试样在偏压固结条件下的动应力-动应变关系、动强度、阻尼比和动孔隙水压力。结果表明:试样骨干曲线均表现出应变硬化特征,可近似描述为双曲线型关系。此外,循环振次增大导致试样动强度降低,且主要与动黏聚力降低有关,受内摩擦角影响较小。双对数坐标轴下,无量纲处理后的阻尼比与动剪切模量近似呈线性关系,且与围压关系不显著。不同围压下动孔压水平随破坏振次增大仅在较窄范围内变化,为简便计算,可忽略围压和循环振次对动孔压水平的影响。据此,可采用Finn公式描述偏压固结下粉煤灰试样的动孔隙水压力特征。     

黄河三角洲粉土液化的试验研究

在野外自然地理和地质调查的基础上，以黄河地区可液化场地粉土为研究对象，利用室内动三轴和振动柱试验进行测定，分析了动荷载作用下粉土的动应力应变关系并模拟了地震荷载作用下粉土的孔压响应及抗液化强度，得出了液化破坏标准，提出了原状粉土的振动孔压上升模型。对试验结果进行分析发现，随着粘粒含量的增加，粉砂、粉土、粉质粘土、粘土达到相同剪应变所需的动剪应力也依次增加；粉土孔压比0．68、粉砂土孔压比0．87作为液化破坏开始的标志；粉土发生液化所需的循环应力比大于砂土。这些研究为以后建立适合本地区的饱和地基土地震破坏判别方法提供了参数和依据。     

掺细料砾石土的动孔压特性探讨

地震荷载作用下发生滑坡的滑动带通常由粗颗粒与细颗粒组成。滑带土的动力性质及动孔隙水压力的发展对边坡的稳定性至关重要。对掺细料砾石混合土进行动三轴试验来探讨细料(粒径小于0.5mm)含量对砾石(粒径6~20mm)混合土的动孔压特性的影响,进行细料含量为0%、20%和40%的三组试样的动三轴试验,采用固结围压为100kPa、固结应力比为1.0、频率为1.0Hz,施加轴向动应力分别为0.50、0.55、0.60和0.65kN,得到动孔压的变化规律。试验发现:(1)相同激振力作用下,随着细料含量的增加,动孔隙水压力增长速度逐渐变缓;相同细料含量时,随着激振力的增大,动孔隙水压力增长速度变快。(2)激振力较大和细料含量较少时,动孔隙水压力在较少的振次下达到较大值并趋于稳定。(3)细料含量为20%的砾石混合土试样在试验终止时的振动次数最大,细料含量为40%的砾石混合土在试验终止时的振动次数最小。(4)当细粒含量为0%和20%时,试验终止时最终的孔压都可以接近固结围压;当细粒含量为40%,激振力较大时,试验终止时最终的孔压才接近固结围压,而激振力较小时最终的孔压远远没有达到固结围压。     

不同循环荷载作用下软黏土动力特性对比试验研究

研究交通循环荷载作用下路基软黏土的长期沉降和动力力学性质对路基设计具有重要意义。本文通过GDS动三轴实验,研究(不排水条件下)振动波形、排水条件以及动应力比三因素对于软黏土动应变和动孔压的影响。试验结果显示:排水条件对饱和软黏土的动应变和动孔压影响最大,在部分排水条件下动孔压逐渐消散,动应变迅速发展。振动波形对软黏土动应变和动孔压影响较大,单向纯压半正弦波作用下软黏土的动应变和动孔压较容易达到最大值。在较少的振次内动应力比对孔压影响较大,但在归一化的孔压模型中,动应力比对孔压影响较小。通过以上分析,本文建立包含循环振次和纯压因素的孔压增长模型。