液化区埋地管线的数值模拟分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了由场地土液化引起的地下管道上浮反应的分析模型。用土弹簧模型模拟地下管道的受力特点,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,通过算例分析了管道在发生上浮反应时的应力应变曲线,探讨了液化区埋地管道在发生上浮位移时的受力特征,得出了一些有意义的结果。主要有:管线的应力应变以轴向为主,并且管顶和管底的受力最大,管侧相对于管顶和管底轴向应力应变很小可以忽略;最大应变位于液化区和非液化区交界处;管线中点处等效应力达到极值等等。     

求解液化土表位移两种简化理论模型的比较研究

水平液化场地地表往返位移是基础和地下工程抗震设计的关键因素。本文将液化场地单层模型与下卧非液化层的双层模型位移解进行比较,通过参数分析,比较研究单层模型与双层模型位移的差别,得到土层位移是由液化层和非液化层共同决定。仅在液化层与非液化层厚度可比拟且土层为完全液化时,液化层对土表位移起控制作用,场地土层可用单层模型模拟,此外均不能按单层模型进行简化。提出双层模型土层变形四种模式,指出仅在非液化层薄且硬及入射波频率低时,双层模型可以用单层模型简化,但对大多数工况不能进行这样的简化。     

液化场地土中埋设管线的上浮反应分析

本文利用虚功原理,建立了液化场地土中埋设管线的上浮反应分析模型,考虑到土的非线性约束作用和管道的初始轴力的影响,采用非线性增量有限元法,分析了液化场地土中埋设管线的上浮反应,并给出了部分计算结果。     

砂土液化引起大位移对地下管道影响的非线性分析

地下管线是生命线工程的主要部分,已经成为现代工农业生产和城镇生活的大动脉。已有震害调查表明,饱和砂土液化引起的地基大变形(侧向变形和沉降)是导致强震区生命线工程震害的主要原因。采用三维非线性有限差分分析方法来研究砂土液化引起的大位移对地下管道的破坏特征,分析砂土液化的斜坡变形特征、孔隙水的演化过程。结果表明,砂土液化引起的大位移对地下管道有破坏作用,导致管道变形规律与其斜坡的位移规律相同,地下管线的变形随着振动频率和幅值的增加其非线性增大。     

沉陷区域埋地管线数值模拟分析

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏的重要原因之一。本文考虑了材料非线性、几何非线性以及管土接触非线性,将管线计算分析模型模拟为四节点薄壳单元结构,周围填覆土体采用八节点六面体单元划分。管土相互作用模拟为三维刚性与柔性的面面接触单元结构,并采用线性位移加载来模拟土体的沉陷作用,对三维薄壳有限元模型进行数值计算分析。通过比较不同参数,如沉陷长度、沉陷深度、埋深、管径、径厚比、土特性等对管线的反应影响,得出管线在沉陷情况下的应力和应变的关系,通过算例分析,说明了该方法能更好地模拟管线的破坏过程,该方法将为沉陷区域埋地管线数值模拟提供理论分析依据。     

西安地裂成因力学问题初探

给出了西安地裂的构造模型,并用断裂力学原理分析了地裂的形成与扩展过程,准定量地比较了抽取地下水所引起的地面不均匀沉降以及构造运动所产生的地裂位移在地裂总位移中所占的比例。提出了构造对地裂发育不但有静态控制作用而且有动态控制作用。认为西安地裂是构造地裂,而西安地裂的致灾作用主要是由过量抽取地下承压水所引起的。     

采用等效弹簧边界分析埋地管线在沉陷情况下的反应

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏重要原因之一.到目前为止,国内外对沉陷区埋地管线的反应分析甚少.为了真实地分析管线在沉陷情况下的反应,通过引入一个非线性弹簧,作为分析埋地管线在沉陷情况下反应的边界条件,以代替远处直线段管线的变形,将管线模拟成四节点薄壳单元,土介质简化为弹塑性弹簧,采用线性位移加载来模拟土体的沉陷作用,对有限元模型进行计算分析.通过实例计算,得出了管线的控制力,找出了管线的控制截面,为沉陷区埋地管线的设计提供一定的理论依据.     

地下管网地震反应分析模型

建立了多点地震动激励作用下的地下管网地震反应拟静力分析模型。首先建立基于有限单元模型的地下管网系统刚度方程,接着给出考虑地震动空间相关性及场地条件等诸多因素的地震动场模拟思路及管网系统地震动施加策略,最后通过解析法验证了模型的正确性。采用本文方法对一＂十＂字形管网进行了地震反应分析,结果表明：①管线轴向应力沿着管线长度从管线端部向管线交叉点逐步增大,在管线交叉点处应力达到最大值;②与轴向应力相比,尽管管线的弯曲应力不是控制应力,但在管线端部及管线交叉点处弯曲应力值将会有较大突变。因此,对于地下管网而言,在受到地震作用时,不同布置方向的管线之间的相互影响是不容忽视的。     

地震动永久位移对结构地震反应影响

本文推导了基于位移激励计算单自由度体系拟速度谱公式,通过构造的脉冲位移时程对公式精度进行了验证;之后利用小波变换去除强震记录噪声而保留地震动永久位移,再基于去趋势项方法和滤波方法去除永久位移后,计算拟速度谱。算例结果表明:短周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值与保留永久位移的位移激励拟速度谱值相差很小;中长周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值总体上小于保留永久位移的位移激励拟速度谱值,且不保留永久位移时,滤波方法引起的拟速度谱降幅大于去趋势项方法所引起的拟速度谱降幅。因此,基于位移激励计算中长周期结构的地震反应时,应保留地震动永久位移,或基于去趋势项方法去除永久位移。      

液化场地地下管线地震反应研究述评

本文简要介绍了地下管线的震害特征和主要影响因素。对国内外在液化场地地下管线方面的研究现状从试验研究和理论分析2个方面进行了论述并探讨了液化场地地下管线反应需进一步研究的一些问题。     

静态弹性介质中力及力偶产生位移的空间特征

弹性介质中力及力偶产生静态位移的空间特征是理解剪切位错源以及有限断层面在半无限弹性空间产生静态位错的基础。本文对这些理论作了简单回顾推导,将其产生的静态位移转换到球坐标系中,并绘出了三维情形下集中力、单力偶和双力偶在弹性介质中产生的位移场辐射花样。     

局部区域GNSS地壳形变监测系统设计与精度分析

为探索页岩气开采与地壳形变的关系、地表形变对页岩气压裂的响应等,布设一套GNSS跨断层形变监测系统。该系统综合使用静态和动态测量方法采集地表形变信息,结合多种GNSS定位方式增加监测区域地表动态位移信号探测的可靠性,并利用网络通讯与云服务器实现数据的自动化传输、设备的远程管理和站点的动态监测。考虑到测量误差与形变量之间的可区分度问题,文章从测量精度方面进行详细的分析。静态测量计算结果表明,单日基线解和PPP静态解精度在水平和垂直方向均可达到10 mm以内。四川泸定6.8级地震动态定位计算结果表明,RTK解、PPK解和PPP动态解时间序列中,瞬态地表位移信号的可识别程度也可达到10 mm以内。精度分析结果认为该系统可以较好地反映监测区域的部分长期和瞬态形变信息。     

由动态裂纹退化得到的静态裂纹解

用一个二维裂纹沿自身所在的平面扩展, 作为断层的模型。在Kostrov(1975)的经典模型(线弹性断裂力学模型)的通解的基础上, 采用动态解退化的方法, 得到了三种类型的二维裂纹的静态解。本文采用的退化方法有两个便利之处:①对于三种类型裂纹的解, 可以用统一的方法求出: ②避免了采用物理意义不明显的位移势和应力函数。本文所得到的结果与以往作者采用对平衡方程积分变换得到的结果完全一致。本文说明:①静态解和动态解不可分割, 因为静态解同样具有持续时间的含义: ②临界裂纹的静态解与动态解需要满足同一组判定条件, 它的转化必须以某种形式的附加扰动为前提。因此, 在计算临界裂纹的起始破裂问题时, 必须给出一定形式的扰动量。      

轨道附近地面振动模型中的饱和地层动力格林函数

列车引起场地振动的建模需要能够表达地层的动力格林函数.本文兼顾饱和土的流固两相耦合性、场地土的分层性和波动的三维传播性,构建了半解析的场地动力格林函数.首先,基于Biot方程,在傅里叶变换域求解固体骨架和流体的位移和应力.然后采用传递矩阵方法建立地表位移和应力间的关系,得到格林函数矩阵.进而讨论矩阵的一些固有特征,提出改善竖向位移计算效率的措施.最后利用推导的格林函数计算了几个典型算例.数值结果与文献中其他方法得到的结果十分接近,与场地振动的现场观测试验基本符合.软土场地振动的计算结果高于饱和砂土场地,高速列车场地振动强度高于低速列车.当车速接近场地瑞利波速,模拟结果中显示出马赫锥.数值结果还显示,即使车速略低于瑞利波速,马赫锥也可能出现.本文推导的格林函数将有助于深入理解列车等移动激励作用下层状饱和土场地的振动特征.     

地震动峰值速度对地下隧洞内力的影响研究

本文利用混合模拟方法,合成了加速度反应谱及峰值位移相同,而峰值速度不同的两组人工地震动时程.同时选择典型隧洞,进行了弹塑性地震反应分析,研究了地震波水平输入时,地震动峰值速度对隧洞内力的影响.在软土场地中,当加速度反应谱及峰值位移相同时,峰值速度较大的地震动时程将引起隧洞较大的弯矩和剪力.在硬土场地中,峰值速度对隧洞弯...     

半球形饱和土沉积谷场地对入射平面Rayleigh波的三维散射问题的解析解

用Biot饱和多孔介质动力学理论模拟半球形两相饱和土沉积谷，用单相介质弹性动力学理论模拟周围半空间场地.利用Fourier Bessel 级数展开法，在频域内给出了半空间中半球形饱和土沉积谷场地在平面Rayleigh波入射下三维散射问题的解析解.利用这一解析解计算分析了入射波频率、场地特征（包括孔隙比）对地表位移幅值的影响，并与已有的三维半球形沉积谷场地在单相介质中的散射问题进行了对比分析.     

埋地管道-场地地震反应振动台试验研究的场地响应

基于多子台台阵系统,北京工业大学于近期开展了多点地震动输入、不同场地条件下埋地管道振动台试验。试验中连续体模型箱固定于3个振动台台面上,相邻台面上的箱体能在水平双方向(纵向、横向)相对运动;3个振动台相互独立,通过分别对3个振动台输入各自的加速度记录实现了多点地震动输入。本文针对其中的横向水平地震激励作用下的场地响应进行研究,分析了一致和非一致地震作用下有无埋地管线时的场地地震响应规律。试验结果表明,非一致激励作用将增大场地土体的相对位移,致使相邻地震动输入点间场地土体受到剪切作用;随着输入地震动强度的增加,场地土体的一阶固有频率持续降低,阻尼比不断增大;非自由场的阻尼比、一阶固有频率等参数略大于自由场。     

云南武定M6.5地震动态库仑破裂应力变化的数值模拟及其与余震活动的关系

在离散波数法（DWN）基础上,计算了武定M6.5地震断层破裂在周围介质中产生的位移时程（位移理论地震图）和动态位移场;进行弹性动力学转换后,求得应变时程和动态应变场;最后得到了武定M6.5地震所产生的动态库仑破裂应力变化量和动态库仑破裂应力变化场,进而研究其与后续余震的关系. 结果表明,动态应力最大峰值和静态应力的正区均呈非对称性分布,两者的分布特征与余震的分布特征基本一致. 在动态应力峰值为正的确定区应力值超过了0.1 MPa触发阈值, 在静态应力值为正的确定区应力值超过了0.01 MPa触发阈值. 这说明动态应力和静态应力均有助于余震的发生.      

盾构隧道抗震分析的整体强制反应位移法适用性研究

整体强制反应位移法采用土-结构相互作用模型,将地震作用下的土层位移以强制位移的方式施加到整个土层上,从而计算结构在地震作用下的响应。本文以天津某地铁盾构隧道为例,采用整体强制反应位移法进行地铁盾构隧道结构的抗震分析计算。为了验证该方法在复杂软土场地下盾构隧道结构抗震分析中的适用性,以时程分析法为基准,对比分析整体强制反应位移法、反应位移法和时程分析法3种方法计算出的盾构隧道结构内力图和内力峰值。研究表明,整体强制反应位移法具有较好的适用性及易操作性,具有较高的计算精度,是一种方便有效的抗震设计拟静力方法。     

震源成核：一个短期前兆的物理模型

本文讨论一个在地震动态破裂之前先为准静态,后为准动态的成核过程,并根据物理原理提出了震源成核模型,由准静态到准动态破裂的成核过程是地震动态破裂之前的一个核心部分;换句话说,成核过程本身是在局部区域出现的一个短期（或临近）前兆,在地震成核过程中,由于滑动减弱,在局部成核带里,出现前兆滑动,剪切应力也逐渐降低。前震活动是导致主震动态破裂成核过程的一部分;因而前震的震中位置必定只局限于主震震中附近９主要