节理岩体地下洞室群的地震动力响应分析

节理岩体开挖后经常形成楔形体，对大型地下洞室顶拱和边墙的稳定笥构成威胁。地震的动力作用将加剧块体的运动，进而影响洞室的整体稳定性，合理地评价高烈度地区大型地下洞室的稳定性具有现实意义。节理岩体中地下结构的动力响应与稳定性分析目前研究较少。本文采用了动力离散元法分析了大型地下洞室群的动力响应，认为地下结构并不能完全免于震害，高烈度地震对于节理岩体中的地下结构有明显影响。     

水工地下厂房岩体洞室地震反应问题分析

我国西南部地区新建和在建的一些大型水电站工程中地下发电厂房均形成主体为大型岩体的地下洞室群,合理估计地震作用下这些大型地下洞室群的反应是一个亟待解决的问题.为了对水工地下厂房岩体洞室结构地震反应数值分析问题进行探讨,回顾了该类工程在我国的发展现状,总结了该类工程的结构特点和震害特点,并基于一些典型的地下洞室地震反应数值分析结果,阐述了水工地下厂房岩体洞室地震反应数值分析中应当关注的问题和研究方向.     

地下衬砌洞室对Rayleigh波的放大作用

本文利用波函数展开法,给出了半空间中圆形衬砌洞室引起的Rayle igh波散射问题的一个级数解,并通过对求解技术的改进,获得了高频解答。论文通过入射波长、洞室直径、衬砌刚度和埋置深度等参数分析,研究了地下洞室对Rayle igh波的放大作用。数值结果表明,地下洞室情况下地表位移幅值可以达到无洞室情况的2.6倍以上;多数情况下,柔性衬砌洞室情况地表位移幅值最大,无衬砌洞室情况次之,刚性衬砌情况最小。     

基于侧向地基回填隔震层的两层三跨地铁地下车站结构抗震性能分析

针对两层三跨地铁地下车站结构侧向采用不同含量橡胶颗粒土作为回填隔震层,建立土-地连墙-隔震层-主体结构静动力耦合非线性动力相互作用的二维整体有限元分析模型,分析设置不同含量的橡胶颗粒土侧向隔震层对地下车站主体结构的侧向变形、结构可恢复性以及地震损伤等结构地震反应的影响规律。结果表明:设置10%～20%含量的橡胶颗粒土隔震层可有效地减轻地震对车站结构的地震损伤程度,提高车站结构的震后可恢复性与抗震性能。然而,当输入峰值加速度大于0.2 g时,隔震层的设置会增大地下结构的侧向变形。总体上,建议基岩输入峰值加速度PBA≦0.2 g时,可采用10%～20%含量的橡胶颗粒土作为隔震层来提升地下车站结构的整体抗震性能。     

重大工程建设中的地应力测量及其在设计中的应用

水压致裂技术现已发展成为确定地下洞室三维原地应力状态、高压洞室围岩的自身承载能力以及岩体高压透水性的可靠实用方法,并已经在核废料处置、长大深埋交通隧道以及水电站高压力洞室工程中得到广泛应用。实践表明,综合测定岩体的物理力学参数,充分利用围岩承载力优化工程设计,对确保工程安全和提高设计水平具有重要意义。     

基于柱顶隔震的3层3跨地铁地下车站结构抗震性能研究

针对3层3跨框架式地铁地下车站结构抗震薄弱构件,采用在柱顶不同位置设置铅芯橡胶隔震支座的方法,建立土-地下连续墙-主体结构非线性静动力耦合相互作用的二维整体时域有限元分析模型,分析柱顶隔震支座对车站主体结构的侧向变形、地震损伤和动应力反应等结构地震反应特性的影响。结果表明,仅在抗震薄弱的顶层和底层中柱柱顶设置2层隔震支座与各层中柱柱顶设置3层隔震支座均可有效减轻中柱地震损伤程度,提高车站结构整体抗震性能。然而,仅在顶、底层中柱柱顶设置2层隔震支座时,会明显加重未设置隔震支座的中间层中柱地震损伤程度。此外,柱顶隔震支座的设置会削弱隔震体系的整体抗侧移能力,从而增大地铁地下车站结构地震侧移。总体上,建议采用各层中柱柱顶均设置隔震支座的措施提升地铁地下车站结构的整体抗震性能。     

橡胶砂垫层在不同类别场地上的减震效应研究

橡胶砂(RSM)垫层减震是一种适用于低层房屋的低成本减震方法,关于场地类别对其减震效应影响的研究尚未开展。采用简化的层间剪切模型模拟减震垫层-上部结构动力相互作用体系,建立了RSM垫层"减震地基"分析模型。针对30%配比的橡胶砂,考虑3种垫层厚度200 mm/300 mm/500 mm、4种基底压力50 kPa～300 kPa,基于对取自于不同场地类别的195条地震波的刚性地基反应谱和RSM垫层"减震地基"反应谱的分析对比,得到以下结论:(1)RSM垫层的减震效应受场地类别的影响,场地卓越周期越短,减震效应越好;(2)RSM垫层厚度越大,减震效应越好,但当垫层厚度达到500 mm时,减震性能鲁棒性变差,且这种鲁棒性的劣化与场地类别无关;(3)各种场地类别地震波作用下,RSM垫层减震效应均随输入地震加速度和基底应力的增大而增加,但随着前者的增加,后者的影响减小。     

静动力边界转换及其合理性验证方法的研究

繁琐复杂的静动力边界转换处理是进行静动力耦合模拟的关键步骤,为了研究黏弹性边界条件下传统静动力边界转换的合理性及其验证方法的适用性,本文首先根据弹性叠加原理提出了一种验证静动力耦合模拟分析中静动力边界转换合理性的方法（参考解法）;然后基于有限元软件ABAQUS,并结合自行研发的适用于成层介质的黏弹性边界施加和等效节点力计算程序VBEA2.0,对多土层自由场静动力耦合模型和土-地下结构静动力耦合模型进行了地震反应分析,对参考解法的适用性进行了探究;最后使用本文提出的参考解法,对一种典型的未进行合理静动力边界转换的自由场模型进行了分析,探讨了静动力边界转换产生振荡的原因和机理。研究结果表明：用于验证静动力边界转换合理性的参考解法,既适用于多土层自由场静动力耦合计算模型,又适用于土-结构相互作用的静动力耦合模型;静动力边界转换后产?生的振荡是静动力耦合计算模型静力不平衡所导致,一般是因为未合理施加边界反力或单元应力。     

土体结构相互作用对消能减震结构的影响

本文在考虑土体-结构相互作用的基础上,结合实际工程,对地震作用下的消能减震结构体系进行了对比分析。分析表明,考虑土体-结构相互作用,对于消能减震结构体系的动力特性具有明显的影响。详细考察消能框架体系的楼层位移、楼层速度、楼层加速度以及楼层剪力等指标,在考虑土体-结构相互作用后,减震效果均明显变差;而且上述各指标在各楼层之间减震效果的差异也会增大。     

岩体力学参数变异性及取值方法

受结构和赋存环境的制约,岩体力学性质及其力学参数具有显著的时间和空间变异性.岩体力学参数和岩体质量从不同的侧面反映了岩体力学性质,两者具有必然的关联性,故可用相对简单的岩体质量评价来选取岩体力学参数:按地质条件将岩体空间离散为若干连续微元体单元;采用Q、RMR和BQ等方法逐一对各单元开展岩体质量评价,并利用岩体质量与岩体力学参数间的关系(如Hoek-Brown经验准则)计算其力学参数;综合各单元的计算结果确定反映连续岩体空间内空间变异特征的力学参数.以某水电站地下洞室群为例,实现了工程区围岩力学参数的不连续取值.     

Nonlinear seismic response analysis of arch dam-foundation systems- part I dam-foundation rock interaction

The arch dam–foundation rock dynamic interaction and the nonlinear opening and closing effects of contact joints on arch dam are important to the seismic response analysis of arch dams. Up to date, there is not yet a reasonable and rigorous procedure including the two factors in seismic response analysis. The methods for the analysis of arch dam–foundation rock dynamic interaction in frequency domain are not suitable to the problem with nonlinear behaviors, in this paper, so an analysis method in time domain is proposed by combining the explicit finite element method and the transmitting boundary, and the dynamic relaxation technique is adopted to obtain the initial static response for dynamic analysis. Moreover, the influence of arch dam–foundation dynamic interaction with energy dispersion on seismic response of designed Xiaowan arch dam in China is studied by comparing the results of the proposed method and the conventional method with the massless foundation, and the local material nonlinear and nonhomogeneous behaviors of foundation rock are also considered. The reservoir water effect is assumed as Westergaard added mass model in calculation. The influence of the closing–opening effects of contact joints of arch dam on the seismic response will be studied in another paper.     

地震属性技术在四维地震监测中的应用

四维地震(4D seimic)主要是指利用重复三维地震测量资料进行油藏动态监测。在油田开发过程中,由于储层特性变化所引起的地震振幅异常、频率变化以及反射同相轴下拖现象等均可作为注蒸汽波及范围四维地震监测的良好识别标志。由于叠后地震资料中常常存在动校正速度不准、动校正拉伸畸变、剩余静校正误差、以及CDP道集中各道波形的差异性等多方面的问题,这会对叠后地震资料所反映出的四维地震异常特性产生影响,造成解释结果的差异性和不确定性。为此,本文尝试开展叠前地震属性反演研究,利用瞬时频率、瞬时频率梯度、能量衰减85%时的频率、最大振幅频率、最大振幅、总能量等多种衰减属性的叠前剖面及其差值剖面来定性解释四维地震实验区的注入蒸汽在剖面上的反映。     

Research on seismic stress triggering

Introduction What is called seismic stress triggering refers to that stress change tensor produced by previous earthquake projected on the fault plane and slip direction of subsequent earthquakes, taking into account normal stress, pore pressure and friction coefficient, and Coulomb failure stress change DCFS can be obtained. If the direction of Coulomb failure stress changes are consistent with slip direction of subsequent seismic mechanism, e.g., Coulomb failure stress changes are positive…     

Nonlinear seismic response analysis of arch dam-foundation systems- part II opening and closing contact joints

A time-domain method for the analysis of arch dam-foundation rock dynamic interaction during earthquake was proposed, and the dynamic relaxation technique was adopted to obtain the initial static response for dynamic analysis by [Du et al. (2005). The paper has been contributed to Bulletin of earthquake engineering]. In this paper, a nonlinear explicit method in time domain considering the opening and closing effect of contact joints on arch dam during earthquake is further proposed by introducing the dynamic contact force model into the method. The simulation accuracy of dynamic contact force model is verified by comparing its calculation result and test result of scale model on shaking table. Finally, the influence of joints on the seismic response of Xiaowan arch dam is studied by the proposed method and some conclusions are given.     

Experimental study of seismic overloading of large arch dam

A dynamic overloading model test has been carried out on a shaking table for an arch dam of 278 m in height to investigate its behaviours under strong earthquake. The model system included the arch dam with contraction joints, part of reservoir, partial foundation rock with topographic feature near the dam. A damping boundary consisting of viscous liquid has been used to simulate the effect of dynamic energy emission to far field, which made the dynamic interaction between dam and foundation in model arch dam system be represented properly. Three sets of different seismic waves of design level have been used as the input to investigate the difference in the responses of arch dam. Artificial waves of different levels have been used to verify the behaviours of arch dam under seismic overloading. Since the opening of joints during strong earthquake reduced the response acceleration and tensile arch stress, cantilever stress on downstream face exceeded the tensile strength first for the model dam. And the arch dam responded in a non‐linear way when input seismic load increased. Some cracks appeared near abutments, and the damage made the natural frequency of arch dam to drop obviously, but the static function did not seem to change for the model tested. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

大型地下洞室群地震水平加速度传播特征研究

考虑了高山峡谷基岩场地的深度衰减效应,假设地震危险性分析提供的水平峰值加速度的所在位置,选用攀枝花—会理地震波,通过基线校正和高频滤波作为实际地震动输入,利用FLAC3D软件对某水电站大型地下洞室群进行了地震水平加速度传播特性的研究。数值分析结果表明,厂房周围监测点水平加速度时程和输入地震水平加速度时程相似,但存在0.08～0.12s的滞后时差,输入地震动水平峰值加速度向上传播时具有放大效应,在洞室群附近放大两倍左右。所得结果对大型地下洞室群地震动传播特征问题研究具有一定的参考意义。     

深层碳酸盐岩岩溶风化壳溶洞型油气藏地震波场的理论研究

碳酸盐岩洞缝型油气藏是我国乃至世界的重要油气藏类型之一，属典型的复杂非均匀介质。其中，岩溶洞穴型油气藏是最容易发现的。为了解决这类储层的勘探开发及预测问题，需要从理论上对它们的地震波场进行研究。我们利用随机介质模型和非均匀介质弹性波动方程计算了不同高度和宽度的充满流体藏层的合成地震剖面。结果表明当绕射波偏移为珠子状的同相轴时即使远小于四分之一波长的溶洞在常规带宽的地震剖面上也是可分辨的，绕射波是溶洞高度和宽度的函数。我们引入一个宽度-振幅因子。可以用这个宽度-振幅因子从对无限宽溶洞计算的绕射波计算有限宽度的溶洞的绕射振幅。     

地震岩石物理研究概述

地震岩石物理是研究岩石物理性质与地震响应之间关系的一门学科,它通过对各种岩心资料、测井资料和地震资料进行综合分析,研究岩性、孔隙度、孔隙类型、孔隙流体、流体饱和度和频率参数等对岩石中弹性性质的影响,并提出利用地震响应预测岩石物理性质的理论和方法,是地震响应与储层岩石参数之间联系的桥梁,进行定量储层预测的基本前提.在查阅了大量相关资料的基础上,对国内外地震岩石物理研究现状进行了详细的概述,并总结了其存在问题和发展前景.     

煤田采区三维地震精细构造解释方法

虽然煤田三维地震勘探已经过了十多年的发展，但构造解释问题仍是目前需要解决的主要问题之一.随着三维地震资料解释方法的不断发展，小波分析技术、相干体技术、地震属性技术、图像处理等提高解释精度的方法相继在地震勘探领域中得到应用.另一方面，由于煤矿采区三维地震勘探资料一般具有高信噪比和高分辨率的特点，为做好三维地震资料精细构造解释提供了物质基础.本文结合小波分析技术、相干体技术、地震属性技术等多种方法，结合两个采区的实例，对小断层和小规模陷落柱做了精细构造解释.解释结果显示联合使用以上几种解释技术，能提高三维地震资料的构造解释精度和可靠信.     

垂直向地震作用对节理岩体失稳破坏的影响

基于线弹性断裂力学理论分析了垂直向地震作用对节理岩体地震动力破坏的影响。在仅考虑峰值时,最不利的单向地震动加速度方向是水平倾向坡外,双向则依据破裂机制是拉剪或压剪,加速度分别是水平倾向坡外与向下或向上的组合。地震动的幅值、作用方向及双向地震动的组合都可使岩体的破坏机制发生转化,并且是突变的、不可逆的。较低峰值的双向地震动产生的应力强度因子可能大于较高峰值的单向地震动所产生的应力强度应子。在岩体节理分布特征和静态应力场一定的初始条件下,第一个导致岩体中产生破裂的地震动加速度幅值及其方向的组合唯一地决定了岩体不可逆破坏发展的方向、机制及最终的破坏特征,其复杂性远大于静力作用时的情况。对岩体地震动力破坏问题的认识应充分考虑垂直向地震动的重要影响。