煤矿采动区地下巷道结构的地震动力破坏研究

为了探讨煤矿地下巷道及围岩结构体系地震动力破坏特征,基于结构动力学理论建立考虑土与结构相互作用的地下巷道结构动力学运动方程,利用有限元计算分析模型分析巷道结构的地震动力响应,通过观测巷道结构特征点的力学响应来分析地下巷道结构的地震动力破坏特征。结果表明:地震作用下巷道结构会出现周期性高应力集中区域,巷道的底部、顶部和两侧最容易发生破坏;地震发生初期巷道的顶板破坏明显强于巷道腰部,可能会造成巷道顶板下沉坍塌;地震发生后期巷道结构容易发生底鼓现象,导致巷道产生整体失稳破坏;需要根据巷道的破坏现象加强巷道结构顶板支护的设计,同时也要及时进行加固维护,以保证巷道结构的安全使用。     

煤矿巷道及围岩结构地震动力稳定性的影响因素研究

为深入研究地震动力荷载作用下煤矿巷道与围岩结构破坏坍塌机理,得到煤矿巷道与围岩结构的失稳破坏机制,基于有限元数值软件ANSYS/LS-DYNA分析了El Centro地震波作用下煤矿巷道与围岩结构的失稳演化过程,重点探讨了截面形式、地层地应力及埋置深度等因素对煤矿巷道及围岩结构动力响应的影响,研究发现:圆形截面形成煤矿巷道的抗震性能相对较好,明显强于拱形及矩形截面形成的巷道;埋置深度越深,煤矿巷道及围岩结构协同变形能力越差、越易发生动力失稳现象;随着深度的增加,截面形式对煤矿巷道及围岩结构动力稳定性的影响逐渐弱化。煤矿巷道的顶板、帮部及腰部等围岩位置属于薄弱部位,易发生拉裂破坏现象,应采取合理有效的锚固防护措施来保证煤矿巷道及围岩结构的动力稳定性。     

拱形与矩形断面地铁车站结构地震反应比较研究

采用动力时程法开展了拱形与矩形断面地铁车站结构地震反应的研究,分析了拱形断面和矩形断面地铁车站结构的关键截面在地震作用下的内力及变形的差异。结果表明:相比于矩形断面车站结构,拱形断面车站结构顶板边缘处和侧墙顶端的弯矩明显减小,车站侧墙顶端和顶板边缘处因承受弯矩过大而发生破坏的可能降低;内柱截面的轴压比明显减小,且与侧墙的轴压比差异显著减小,受力分配更为合理;拱形车站结构顶、底板的相对位移、内柱和侧墙的位移角相对较小。在已模拟的工况下拱形车站内力分布形式更为合理,水平变形相对较小,更有利于抗震。     

基于ANSYS/LS-DYNA的矿区地下巷道三维动力响应分析

为研究煤矿地下巷道在地震作用下的动力响应,考虑巷道结构的损伤效应,基于显式算法的土结构体系动力学方程,建立ANSYS/LS-DYNA三维数值模型,并在模型指定位置设置观测点。通过观测点的动力响应特征研究巷道的动态响应。结果表明:巷道在地震作用下,半拱形巷道应力主要分布在拱帮和墙角立板、底板处,且拱帮和墙角处塑性体积应变明显,巷道墙角处的损伤明显大于其他各部,是巷道容易发生破坏的部位。     

不同版本规范设计的底框砌体结构地震易损性对比

历次地震震害表明,底框砌体结构在遭遇大地震时破坏严重。本文比较了《GBJ11-89建筑抗震设计规范》和《GB50011-2001建筑抗震设计规范》中关于该类结构的抗震设计要求。参考某地一个实际底框砌体结构建筑设计资料,分别按上述两版本规范设计了2个具有代表性的底框砌体结构。采用层间剪切模型基于IDA方法对结构进行了地震易损性分析,对比分析结果表明:按两版本规范设计的底框砌体结构的破坏均出现在过渡层;在设防地震作用下,按《89规范》设计的结构达到中等破坏的概率最大,使用功能受到影响,按《01规范》设计的结构达到轻微破坏状态的概率最大,使用功能基本无影响;在罕遇地震作用下,按《01规范》设计的结构发生严重破坏和毁坏的概率比按《89规范》设计的结构明显降低,抗震能力明显提高。本文提供的结果可丰富底框砌体结构地震易损性数据,为区域地震风险评估、震害预测等研究提供更加精细的易损性模型。     

固体潮应力张量对地震的触发作用

用无体力作用的平衡方程的型、型通解与有体力作用的平衡方程的特解相迭加得到自由边界条件下的潮汐应力张量.讨论了主应力和主应力轴随深度的变化, 在100公里的深度范围内, 主应力轴在空间的取向发生的偏转可达10左右(=30时).选用我国195~(?)年以来有精确断层面解的、Ms5.0的70个地震的资料, 研究了发震时刻对于潮汐流体静应力、潮汐最大剪应力、沿断层错动矢量的潮汐剪应力的位相分布.所得的结论是, 潮汐流体静应力与地震的发震时刻没有明显关系.潮汐最大剪应力对地震有一定的触发作用;沿断层错动矢量的潮汐剪应力对地震的触发作用更明显些;斜滑型地震对潮汐最大剪应力的位相有极好的相关性.      

地震对地下硐室围岩动压力的影响

地下硐室围岩压力在地震荷载作用下的表现是岩土地震工程领域当前的热点问题之一。本文简述了目前我国隧道工程抗震规范关于地下硐室围岩动压力的确定方法,以四川黄草坪隧道的资料为例,利用有限差分法分析在不同峰值加速度的水平地震动输入下,硐室围岩压力对地震输入的响应,并与围岩静压力进行了对比分析。结果表明:随着输入地震动加速度峰值的增加,地下硐室围岩最大主应力峰值的增大;围岩最大主应力的地震反应峰值与输入地震动的加速度峰值有一定的关联;在加速度峰值小于0.2 g的地震动作用下,硐室围岩的最大主应力峰值变化较小,硐室结构一般不会发生破坏;地震作用时,硐室的斜上和斜下侧壁是整个结构的薄弱部位;衬砌结构对于地下硐室围岩最大主应力地震反应峰值的控制和硐室结构抗震性能的增强有极为重要的作用。     

P波斜入射角对沉管隧道地震响应的影响

为了研究P波斜入射对沉管隧道地震响应的影响,以港珠澳大桥沉管隧道为工程背景,考虑上覆海水与海床、沉管隧道之间耦合作用,采用粘弹性边界和等效力的地震荷载输入方式,利用ADINA软件建立三维有限元模型进行地震响应分析。分析入射角为0°、20°、40°、50°、60°时P波对沉管隧道环向应力峰值（正应力峰值、剪应力峰值）和位移峰值的影响,结果表明:入射角为40°时,沉管隧道应力峰值最大;入射角为0°—40°时,隧道的应力峰值逐渐增大,入射角为40°—60°时,隧道的应力峰值逐渐减小;隧道截面4个转角处及隔墙与顶板、底板的连接处为隧道剪应力峰值最大处;隧道截面左侧剪应力峰值远大于右侧;隧道顶板正应力峰值最大,顶板的正应力峰值大约为底板的2倍;隧道截面左侧位移峰值远大于隧道截面右侧。     

地震作用下夯土城墙动力响应分析——以山丹明长城为例

2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征,基于地震现场考察结果,采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动,开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析,研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征,探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下,墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加,但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显,最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处;水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著;墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位,墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显;裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用,但随高度增加逐渐过渡为强化作用;裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应,可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。     

大连湾海底沉管隧道南岸段及风塔结构抗震分析

为研究大连湾海底沉管隧道南岸段及风塔结构在地震作用下的内力规律及弹塑性阶段的损伤破坏特点,建立沉管-厂房-风塔三维精细化模型,采用ABAQUS自带的混凝土损伤本构模型,通过振型分解反应谱法及时程分析法开展两种地震工况下结构的地震响应分析。结果表明：(1)在设防地震作用下,X向和Y向位移最大值分别为1.11 mm和5.56 mm,均出现在结构通风塔顶端;(2)X方向和Y方向的振型参与质量系数分别为90.52%和92.07%,均满足抗震规范要求,且沉管隧道两车道连接部位的弯矩最大,为5 069 kN·m;(3)在罕遇地震下,结构最大层间位移角为1/2 798,结构的损伤最大值均发生地震波峰值时刻;由损伤情况可以看出,结构的混凝土均未出现压坏的现象,最大拉伸损伤系数为0.893～0.94,出现的部位为新风道及新风机房的顶板。因此,需要在沉管隧道两车道连接部位增强抗弯能力,在新风道及新风机房的顶板部位增加配筋,以增强抗拉能力。     

高烈度区深水斜拉桥动水效应及抗震体系研究

位于高烈度区的深水斜拉桥在地震下不仅会受到强震的作用,还会受到附近水体的作用,结构抗震要求高,选择合理的抗震体系非常重要.以云南格巧高速双河特大桥为工程实例,分析动水作用对斜拉桥地震响应的影响及其与地震强度的关系,在此基础上对斜拉桥的纵、横向抗震体系展开研究并给出合理建议.结果表明,动水作用会增大索塔塔底内力和结构整体位移响应,且对剪力的影响最大;动水对结构各响应的放大作用随地震强度增加呈现出增减不一的变化趋势,抗震设计时应分别考虑各级地震下的动水效应;索塔、辅助墩和桥台处均设置黏滞阻尼器等阻尼约束的纵向协同抗震体系能够最有效减小墩、塔底纵向内力及结构纵向位移,建议作为斜拉桥纵向抗震体系; 斜拉桥横向推荐采用索塔处设置固定约束、墩台处设置钢阻尼器等弹塑性约束的组合约束体系,该体系能同时降低墩、塔底横向内力,并有效控制结构整体横向位移响应.     

带纵向加强肋复合墙结构动力反应分析

采用脉动测试法测试带纵向加强肋复合墙结构示范工程房屋的动力特性,从而确定结构的自振频率;建立结构有限元数值模型,对该结构进行弹性及弹塑性时程分析,研究结构的动力反应,进而评估低层带纵向加强肋复合墙结构的抗震能力。动力反应分析结果表明:结构的破坏按先砌块后框格的顺序分阶段进行,带纵向加强肋复合墙结构具有两道抗震防线。结构变形以剪切变形为主,罕遇地震作用下结构损伤主要集中在门窗联肢墙体上,且门窗联肢墙体中窗洞两侧砌块的损伤程度最大,洞顶肋格砌块次之,洞底肋格砌块最小。最大层间位移角为1/773,结构表现出较强的抗倒塌能力。     

城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能分析

以某城市轨道交通大型地下空间结构工程为背景,研究和分析大型地下空间结构在设防地震和罕遇地震作用下的结构抗震性能。利用MIDAS/GTS大型有限元程序建立三维动力模型,采用时程分析法,获得了结构的变形和内力响应,分析了结构的层间位移差、层间位移角和结构静动力力学特性。基于场地条件下的大型地下空间结构,在设防地震下顶底板处层间位移差最大值为12.00mm,位移角最大值为1/20831/550;在罕遇地震下顶底板处层间位移差最大值为21.82mm,位移角最大值为1/11451/250,总体上满足结构变形要求。研究结果表明:对于大型地下空间结构,在进行结构设计时,除了静力计算工况,应综合考虑抗震工况,开展三维动力时程分析,以便全面掌握其抗震性能;在地震作用下,结构顶板、侧墙和底板等某些部位的内力值较静力计算工况大;大型地下空间主体结构开口处为薄弱环节,应在设计中进行相关加固措施考虑。     

双向地震耦合作用下浅埋偏压黄土隧道共振特性研究

历次震害表明隧道等地下结构受地震影响较大,当地震动的卓越频率与结构的固有频率一致时,引发的共振会对结构产生更严重的破坏。针对共振这一地震中的特殊现象,通过ANSYS分析研究浅埋偏压黄土隧道在双向地震耦合作用下隧道衬砌各处的共振响应和围岩至衬砌段共振响应峰值的变化规律,同时考虑偏压角度和断面最大跨径对共振响应峰值的影响。研究结果表明：浅埋偏压黄土隧道具有多阶固有频率,衬砌的位移和应力均出现了共振现象且共振不表现出结构的自振频率特征;从围岩至衬砌段的共振响应具有放大效应;水平位移峰值随偏压角度的增大而减小;适当增大断面最大跨径对于抵抗共振是有利的;拱腰和拱脚处的主应力受共振影响较大,在隧道的抗震设计中应予以加强。     

高烈度区公路隧道横通道地震响应分析

双洞隧道主隧道与横通道交接部位是隧道抗震中的薄弱位置,以穿越高烈度区隧道为背景,采用MIDAS GTS-NX有限元分析软件,对在汶川地震动作用下的公路隧道横通道进行地震响应分析。在X方向和Y方向地震动荷载的共同作用下,通过对围岩和衬砌的计算结果研究,得出以下结论:隧道整体的最大相对位移主要发生在主隧道与横通道拱顶和连接处;衬砌相对位移随埋深增加而减小;隧道产生的横向变形更大;横通道边墙位置更容易受到剪切破坏,主隧道与横通道连接处拱脚的弯矩、剪力、最大主应力和最大剪应力最大,应重点采取设防措施。     

强震下框架-剪力墙结构损伤破坏量化指标研究

为了探究能够全面评估钢筋混凝土结构抗震性能的量化指标,借助有限元软件ABAQUS对一拟建的10层框架-剪力墙结构进行了大量的非线性动力时程数值计算,对比分析了不同地震作用下最大层间位移角与滞回耗能的分布情况,从结构滞回耗能的角度揭示了破坏机制,得到主要结论如下:结构层间位移角最大的位置不一定是损伤破坏最严重或者薄弱的部位,以层间位移角作为整体结构抗震性能的判别指标离散性较大,计算结果易受所选地震波的方法及数量影响;结构滞回耗能沿楼层的分布受地震波选取方法和数量的随机性影响较小,结构底层耗能对结构整体耗能贡献最大,约占结构总耗能的60%,其余各楼层滞回耗能约占结构总滞回耗能的1%~8%;梁和柱滞回耗能主要集中于结构底部1层,总的框架梁滞回耗能仅占结构总滞回耗能的18%~22%,绝大部分地震输入能由框架柱吸收,总的框架柱滞回耗能占结构总滞回耗能的80%左右,该计算结果与实际震害中结构主要形成"柱铰"破坏机制的现象较为一致。     

下关地区水压致裂应力测量及构造应力状态的研究(英文)

本文报导了下关附近500米深钻孔中的水压致裂应力测量结果。通过原地应力测量发现应力值随深度增加而增大;最大水平主应力方向随深度变化不大,平均方向为北20°东,与红河断裂带呈45°交角。最大主应力及最大剪应力随深度变化的梯度比华北和美国圣安德列斯断层附近的测值大得多。从测得的最大主应力值和最大剪应力值来看,下关地区处于高应力状态,发生地震的危险性是值得引起注意的。     

2020年1月16日新疆库车5.6级地震烈度及房屋震害特征分析

2020年1月16日新疆库车5.6级地震造成库车市塔里木乡居民房屋不同程度破坏。依据地震现场1个乡18个调查点的实地调查结果,初步分析此次地震的烈度分布和房屋震害特征。结果表明:地震灾区最高烈度为Ⅵ度,受灾面积为813.6 km~2,涉及185户685人,无人员伤亡;建造年代较早的砖木结构抗震安居房,由于抗震设防烈度较低,部分房屋抗震构造措施不完善,破坏程度相对较重;少数砖混结构房屋因地基沉降及地震叠加破坏作用,造成门窗洞口处墙体出现裂缝;框架结构房屋受场地地震动放大影响出现填充墙开裂现象。     

九江瑞昌5．7级地震主要结构类型房屋破坏成因分析

九江瑞昌5,7级地震是江西省近代以来强度最大、破坏最为严重的一次地震。由于震区地质条件复杂,房屋抗震性能差,再加上震源浅因而造成了大量民房的毁坏。在地震现场科学考查的基础上,针对灾区主要结构类型房屋的破坏情况,从灾区地震地质环境、不同结构类型房屋的分布情况和震害特征,对不同结构类型房屋的破坏成因作了较为客观的分析与总结。     

云冈石窟的地震动力响应研究

选取云冈石窟中的典型石窟作为研究对象,建立了三维的石窟计算模型,首先输入水平方向地震荷载,计算了石窟岩体的位移和应力分布情况.结果表明,石窟的立柱部分和入口处易产生较大位移;石窟周围,尤其是洞窟开挖的薄壁部位,容易形成压应力、拉应力和剪应力的集中区,是石窟围岩容易破坏的地方.再输入竖向和横向的地震荷载进行比较,结果表明,竖向地震荷载对石窟拉应力的影响较横向地震荷载更为显著,但竖向地震荷载产生的压应力值远较横向地震荷载的为小;而横向地震荷载比竖向地震荷载更容易引起最大剪应力集中,即更容易导致石窟的破坏.