黄土湿陷系数与其物性指标的定量关系分析

湿陷性是黄土特殊且重要的工程性质。以黄土微观角度探讨湿陷性与物性指标之间的关系,再依据《中原城市群环境地质调查》统计得到的洛阳地区湿陷性黄土土性参数,运用MATLAB定量分析黄土湿陷性与其物性指标的相关性,得到如下结果：(1)在众多与湿陷性相关的物性参数中,洛阳地区黄土湿陷系数与孔隙比、干密度、塑性指数等物性指标关系密切,且相关性程度依次为孔隙比、干密度和塑性指数;(2)运用MATLAB分析湿陷系数与物性指标的定量关系,得到了该地区湿陷系数与物性指标之间函数关系的拟合公式;(3)通过实测值与预测值的比较,结合黄土的湿陷机理,论证拟合公式的合理性。研究方法对其他地区黄土湿陷系数的预测也具有启发意义。     

黄土的湿陷和震陷

黄土的湿陷性和震陷性分别是黄土在遇水和地震作用下产生的岩土灾害。黄土湿陷性评价及防治已经相对成熟。有些专家试图联系二者,以便解决黄土震陷性的工程评价和处理。本研究中,作者分析了黄土湿陷性与震陷性之间的联系与差异。研究认为,二者的产生都基于黄土的亚稳态结构,都是黄土架空结构破坏所引起,但其触发机制却是不同的。湿陷性产生的主要原因是吸力丧失,而震陷性主要由黄土在动荷载作用下的土体剪切破坏所导致。因此,关于二者之间的联系还不存在坚实的物理基础。     

对湿陷性黄土场地地震作用工程影响的几点看法

针对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中涉及黄土的规定,提出了看法和改进意见,就地震作用对工程的不利影响(如震陷、液化、基桩负摩擦力等),进行了分析并提出相应的工程建议;特别强调地震作用对工程影响必须考虑湿陷性黄土的含水状态。     

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.     

黄土场地震动液化实例

湿度大的黄土在地震作用下会发生液化和震陷,已在室内动力试验和古地震的调查中得到了证实。目前工程规范对黄土的液化预测判别尚缺乏经验,暂未列入规范。本文介绍了一些黄土地基处理施工的实例,证明饱和黄土在受到机械振动或冲击作用的影响后,会产生液化使所处理的地基下沉,对开展黄土液化机理、液化判别与危害评价方法及工程预防措施的研究具有现实意义。     

软土震陷判别方法分析及工程应用

对地基震陷震害及其影响因素进行了简单总结,整理分析了软土震陷的有关规范;结合工程实际钻孔对比讨论了软土震陷不同规范方法的优劣,提出了基于"两台阶的缩小范围量化"的软土震陷判别方法并进行了验证及工程应用。     

平原高潜水位地区采煤沉陷地农业土壤退化的空间变化规律

本文以平原高潜水位地区徐州与淮北煤矿沉陷地为例,研究了采煤沉陷地土壤性质变化的空间分布规律,研究结果揭示,开采沉陷显著影响耕地表层土壤的性质;沉陷地土壤容重增大,土壤受到压缩,土壤有机质,速效养分和土壤微生物量的变化与坡地上的土壤侵蚀和沉陷地下部积水有关,并受沉陷稳定时间长短影响,一般以沉陷地中坡土壤有机质与养分流失量大,在沉陷地部分坡位有积盐现象。     

南沙东部海域裂陷结束不整合面时空迁移规律及构造意义

南沙东部海域构造位置特殊,油气资源丰富,其构造过程对认识南海形成演化意义重大.由于地质条件复杂、资料分布不均,其地层系统和主要构造变革面属性认识尚不清楚,尤其具有断坳转换性质的裂陷结束不整合面地质时代和意义存在诸多争议.本文在综合国内外地层划分方案的基础上,运用连井剖面对比、地震相类比方法,对该海域多道地震资料进行系统的构造-地层综合解释,重点厘定了T7、T6和T5三个与裂陷结束相关的不整合面.研究表明,裂陷结束不整合面具有抬升剥蚀、断块掀斜、挠曲变形、拆离滑脱、沉积相突变等特征,且具有东北早西南晚,南侧靠陆早、北侧近洋晚的带状时空迁移规律.结合南海构造演化、地层岩性和沉积环境变化分析裂陷结束不整合面的构造含义,认为该界面是南海岩石圈破裂、洋脊跃迁、挠曲前隆、陆陆碰撞、扩张停止等一系列构造事件在不同构造位置单次或多次叠加的构造-沉积响应.     

动荷载作用下粉煤灰改性黄土的震陷特性

针对黄土地区实现工程施工材料本土化和科学利用粉煤灰问题,对不同配比条件下粉煤灰改性黄土进行重塑非饱和试件的动三轴震陷试验,研究其在动荷载作用下的震陷特性,分析粉煤灰掺入量对动变形模量和动残余应变的影响变化规律。研究结果表明:粉煤灰掺入量对黄土震陷性质的影响较大。相同固结应力水平下,动变形模量和动残余应变随粉煤灰掺入量呈现出不同的变化规律,随着粉煤灰掺入量的增加,黄土动变形模量也随之增大,残余应变则减小。动变形模量与动残余应变之间的变化趋势满足幂函数关系;黄土掺加约20%粉煤灰改性后就能够有良好的抗震陷性能。研究成果可为黄土地区地基的抗震防震设计提供借鉴依据,具有重要的工程实用价值。     

黄土震陷研究与震害预测

黄土不但有特殊的工程地质性质——湿陷性,而且在地震作用下具有特殊的地震工程地质性质——震陷性。     

大连长海海域工程场地条件分析

海域工程场地是区别于陆地工程场地的特殊场地,目前国内外不没有专门针对海域工程场地进行地震安全性评价的规范或理论。以现有的陆地工程场地规范为基础,讨论了在海域场地进行地震安全评价应考虑的场地条件及工作方法,并对场地的稳定性进行简单的评价。     

Identification of acceleration pulses in near-fault ground motion using the EMD method

In this paper, response spectral characteristics of one-, two-, and three-lobe sinusoidal acceleration pulses are investigated, and some of their basic properties are derived. Furthermore, the empirical mode decomposition （EMD） method is utilized as an adaptive filter to decompose the near-fault pulse-like ground motions, which were recorded during the September 20, 1999, Chi-Chi earthquake. These ground motions contain distinct velocity pulses, and were decomposed into high-frequency （HF） and low-frequency （LF） components, from which the corresponding HF acceleration pulse （if existing） and LF acceleration pulse could be easily identified and detected. Finally, the identified acceleration pulses are modeled by simplified sinusoidal approximations, whose dynamic behaviors are compared to those of the original acceleration pulses as well as to those of the original HF and LF acceleration components in the context of elastic response spectra. It was demonstrated that it is just the acceleration pulses contained in the near-fault pulse-like ground motion that fundamentally dominate the special impulsive dynamic behaviors of such motion in an engineering sense. The motion thus has a greater potential to cause severe damage than the far-field ground motions, i.e. they impose high base shear demands on engineering structures as well as placing very high deformation demands on long-period structures.     

潜在震源区震级上限对基岩加速度反应谱特征周期的影响

地震学理论和强震观测者表明,强震反应谱在形状主要取决于震级、震中距和场地条件。由于我国现行的各种行业建筑物抗震设计规范中对标准加速度反应谱特征周期Ｔｇ作出的规定中一般只考虑场地和震中距的影响或只考虑场地影响,因此在某些情况下,由规范所得到的反应谱特征周期与由专门的地震危险性分析所得到的结果相差较大。本文通过理论分析和实际的算例,讨论了潜在震源区震级上限对基岩加速度反应谱特征周期的影响。所得到的结论     

多年冻土场地路基地震动位移性状研究

直接针对目前多年冻土场地道路工程抗震问题研究尚很薄弱这一事实，以在建的青藏铁路工程的抗震设计与地震加固为应用背景，基于若干种较为典型的多年冻土场地路基工况，开展多年冻土场地路基地震动位移性状的研究工作。研究表明，与不同的场地地形条件相比，场地冻土层厚度对路基地震位移响应的影响更加突出，尤其是含冻土融层路基的地震动位移值较不含冻土融层路基的地震动位移值大，因而冻土融层的存在无疑加剧了多年冻土场地路基的震害响应。     

人为干扰过的工程场地类别的判定

如何用原位剪切波速测试结果判定人为干扰(包括改造)过的场地的工程场地类别,各个版本的相关规范、文献中均未涉及到,以致于工程界一直存在着混乱和错误。通过对工程场地类别物理涵义的揭示及常年实测经验的总结,本文给出解决问题的理论依据与实际方法:首先要评价这种人为干扰的范围及深度是否会影响到地震波对该场地的振动作用,评价的依据是该场地被人为干扰体量的大小。若被改变的场地体量足够大,要用改变后的原位剪切波速测试数据评价场地类别;反之,则不能简单地运用原位波速测试结果,而是要用人为扰动层下面约1m范围内原状土的原位波速测试值的85%替代整个扰动层的波速平均值,进而做场地类别的统计计算和判定。因为少量的人为扰动不足以改变场地的工程类别,却有可能改变直接的原位波速测试结果,从而导致误判。     

纤维塑料约束混凝土柱抗震性能研究综述

作为一种新型建筑结构材料，纤维塑料（Fiber Reinforced plastic,简称FRP）在某些特定的条件下可替代传统的木、钢和钢筋材料，具有高强、轻质、抗腐蚀和耐疲劳，温度作用下稳定性好等特点，因而受到土木工程界的关注。本文简要从结构试验、计算理论和计算方法三个方面阐述了国内外研究者对FRP约束混凝土抗震性能的研究现状，并分析了研究中存在的不足。在比较了大量的研究成果之后，基于组成FRP约束混凝土的FRP及其核心混凝土之间组合作用的特点，探讨了FRP约束混凝土抗震性能研究中的若干关键问题。最后，展望了FRP约束混凝土结构抗震性能研究的发展前景。     

村镇滑移隔震建筑瞬时摩擦耗能的参数敏感性分析

给出了村镇滑移隔震建筑瞬时摩擦耗能的概念,并以此概念为响应指标。通过极差大小的对比,分析了该响应指标对刚度比、第二阶段刚度系数、隔震层屈服位移、隔震层摩擦系数、系统质量比和上部结构自振周期六个参数变化的敏感程度,阐述了上述系统参数对瞬时摩擦耗能这一响应指标的影响规律。研究表明:场地条件和地震动幅值大小对瞬时摩擦耗能均有显著影响;在所考虑的参数范围内,上部结构自振周期总是对瞬时摩擦耗能有较为显著的影响,摩擦系数对瞬时摩擦耗能的影响跟场地条件有关,Ⅰ类场地条件中摩擦系数对瞬时摩擦耗能影响不显著,而Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地条件中,摩擦系数对瞬时摩擦耗能的影响则非常显著;隔震层屈服位移、刚度比和第二阶段刚度系数总得来讲对瞬时摩擦耗能影响不显著,质量比对瞬时摩擦耗能影响居中。     

土层分层参数不确定时对二维工程场址地震动影响分析

工程场地地震安全性评价中计算二维复杂场地地震反应分析时,如采用一维等效线性化分析模型会带来较大的误差,而直接采用二维的非线性模型在技术上还存在一定的困难和不合理性。目前工程中多采用对一维分析结果进行二维修正的思想给出设计地震动及反应谱。然而在建立二维分析模型时,由于勘测条件的限制使模型建立出现很多不确定性。基于以往提出的二维复杂工程场址设计地震动的修正分析思想,建立了几种可能且工程认可的二维复杂场地模型,主要研究不同分层特征模型及土层剪切波速这一物理参数不确定时对设计地震动的影响,进一步考虑不同场地类别下,不同二维分层模型及土体物理参数对地震动的影响。根据分析结果提出了不同类别场地下,方便且合理建立二维复杂场地地震动分析模型的方法,为实际工程中模型的建立及参数的选取提供一些参考。     

A sophisticated simulation for the fracture behavior of concrete material using XFEM

The development of a powerful numerical model to simulate the fracture behavior of concrete material has long been one of the dominant research areas in earthquake engineering.A reliable model should be able to adequately represent the discontinuous characteristics of cracks and simulate various failure behaviors under complicated loading conditions.In this paper,a numerical formulation,which incorporates a sophisticated rigid-plastic interface constitutive model coupling cohesion softening,contact,friction and shear dilatation into the XFEM,is proposed to describe various crack behaviors of concrete material.An effective numerical integration scheme for accurately assembling the contribution to the weak form on both sides of the discontinuity is introduced.The effectiveness of the proposed method has been assessed by simulating several well-known experimental tests.It is concluded that the numerical method can successfully capture the crack paths and accurately predict the fracture behavior of concrete structures.The influence of mode-Ⅱ parameters on the mixed-mode fracture behavior is further investigated to better determine these parameters.     

中国软土及其动力学特性研究的概况

软土由于具有强度低、渗透性小、压缩性高、欠固结以及流变效应等不利于工程建设的特性,通常不被选做天然地基。但当软土以建筑环境或地基夹层存在时,对工程会带来一定的危害。在动力的作用下,软土表现特殊的力学行为,在地震作用有时会产生震陷;位于表层的软土放大效果显著;位于底层的软土有时具有隔震的作用。由于软土在动力学实验方面存在一定的困难,并且缺少软土场地的强震记录,使得这方面的研究受到一定影响。简要介绍了软土的成因及工程特性;总结和归纳了国内外软土的动剪切模量比和阻尼比以及剪切波速等动力学参数的特征,评述了软土动本构关系和地震反应特性等方面的研究进展,在此基础上提出了目前需要进一步开展研究的问题。该项工作对从事软土研究的科技工作者有一定的参考价值。