考虑强度各向异性的边坡稳定有限元分析

天然沉积的土层总是表现出一定程度的强度各向异性,但现有的边坡稳定有限元分析极少考虑各向异性的影响。对大型有限元软件ABAQUS进行二次开发,使其能够考虑土体黏聚力随大主应力方向的变化,动态更新增量迭代求解过程中边坡不同位置处的抗剪强度,进而提出具备安全系数自动搜索功能的各向异性边坡稳定分析方法。计算结果表明,均匀边坡的有限元解与极限分析上限解相差很小。如果采用土体固结方向的黏聚力并按各向同性评价缓坡的稳定性,可能严重高估安全系数,尤其是在黏聚力较高的情况下。与极限分析不同,建立的强度更新有限元模型能够分析成层边坡的稳定性。     

倾斜断层不对称分布引起的几何效应-上下盘效应.

首先介绍了具有加权平均意义的均方根距离Drms. 与断层距Drup和发震断层距Dseis相比, 均方根距离可以真实地反映观测点与倾斜断层的整体靠近程度. 然后利用断层距、 发震断层距和均方根距离, 通过回归分析分别对1999年集集地震加速度峰值的上下盘效应进行研究. 残差分析表明上盘的加速度峰值明显大于相同断层距或发震断层距处下盘的加速度峰值, 而相同均方根距离处的上下盘观测点的加速度峰值没有明显差异. 这说明上下盘效应是一种由于倾斜断层的不对称分布引起的几何效应, 因此进行地震动衰减分析时, 如果采用均方根距离作为观测点与断层之间的距离标准, 上下盘效应对近断层地震动的影响可以忽略.      

考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究

针对边坡渐进破坏过程中岩土体强度参数不断劣化现象,采用应变软化模型代替传统的理想塑性模型,提出一种考虑张拉?剪切渐进破坏的边坡矢量和分析方法。从安全系数表达式与最危险滑动面搜索两方面进行研究,首先基于滑动和力的矢量特性,改进矢量和法滑动趋势与安全系数表达式,进而基于改进自适应遗传算法搜索边坡最危险滑动面。算例表明,采用应变软化模型时的矢量和法安全系数与最危险滑动面形态具有动态变化与调整的特性。该基于张拉-剪切应变软化模型的计算方法进一步扩展了边坡矢量和分析法。     

GRACE卫星观测到的尼泊尔8.1级地震前后的重力变化

利用GRACE卫星重力资料,计算尼泊尔地震震中及周缘重力和地表密度时空变化,并获取震源域特征点重力变化时间序列。结果表明,青藏高原内部、印度北部及华南块体东侧重力以增加为主,喜马拉雅与缅甸弧形带重力呈逐年减少趋势;尼泊尔地震发生在正负重力变化梯度带上,且重力变化在2015年具有明显的时间分段性特征,1~3月及地震发生的4月重力均以减小为主,5~9月以增加为主,12月以后以减小为主逐渐恢复;特征点时序揭示震源域重力呈长期减少趋势,并在2013~2016年呈现出“增加-减少-增加-发震-减小”的变化特征;地表密度变化较好地反映出地表质量迁移与重力变化的关系,为进一步理解尼泊尔地震的大陆动力学机制提供参考。     

浅水区波浪非线性效应对砂质海床动力响应的影响

以广义Biot动力固结理论为基础,运用一阶椭圆余弦波和二阶Stokes波等非线性波浪理论考虑浅水区波浪荷载的非线性效应,在时域上采用有限元方法对非线性波浪力作用下饱和砂质海床的动力响应进行了数值求解,并与线性波浪作用下海床动力响应特性进行了对比分析。结果表明,随着波长与水深之比L／d及无量纲参数T(g/d)^1/2的增大,非线性波浪对海床动力响应的影响增大。与线性波浪理论相比,孔隙水压力与有效应力幅值的增大效应非常显著。因此在近海海洋建筑物设计与工程场地评价中,波浪力的非线性特性必须引起注意。     

均质黏土中圆形平板锚的抗拉承载力分析

基于网格重新生成和场变量映射的大变形有限元模型,探索了立即脱离和无脱离两种典型条件下均质黏土中圆形平板锚的抗拉承载力。与小变形有限元比较,大变形分析克服了锚周围土体初始网格畸变的不利影响,能够追踪平板锚整个拔出过程中抗拉力的变化。通过具体算例,考察平板锚表面摩擦性质和上覆土重等因素对立即脱离工况承载力的影响程度,指出有重土中深锚的承载力小于无重土中对应的承载力与上覆土重之和,其上限是无脱离条件下的承载力。计算结果表明：土重对无脱离条件下的承载力影响很小,进而给出了无脱离承载力系数与初始埋深的关系曲线。     

CORS网用于会战式GPS垂向速率修正的方法研究

针对会战式观测模式GPS站估计测站垂向速率时未考虑周期项对速率的影响,导致测站垂向速率可靠性降低的问题,该文研究了基于连续运行参考站系统CORS的GPS连续站坐标时间序列建立测站周期项模型,并以此修正会战式GPS观测模式估计的垂向速率。以PBO网络阿拉斯加州88个GPS站2014—2016年3年的观测数据为基础,首先利用空间加权插值、二次曲面拟合法建立测站周期项模型;其次对区域内会战式GPS站的垂向速率予以修正。结果表明,两种方法均可拟合GPS观测站的年周期项,但二次曲面拟合的效果稍好;用拟合的年周期项对会战式观测站垂向速率修正后,垂向速率的正确性提高了46%以上,说明可用该方法修正会战式GPS观测站的垂向速率,以提高其可靠性。     

基于离散元法的砂石混合体直剪试验结果分析

砂石混合体由力学性质以及结构相差极大的材料组成,其组成的重塑地层易发生塌陷等问题,因此对砂石混合体力学特性的研究具有重要的工程意义。砾石形状是砂砾石力学特性研究的重要属性参数,但采用规则图形对砾石进行描述不能反映出其真实的力学性质,采用数字图像处理技术构建的砾石数据库能反映砾石真实形状并可对特定形状参数进行具体分析。由于砂石混合体的粒径分布较广,采用特征粒径等无法描述整体粒度分布,故本文结合分形理论构建砂石混合体的二重分形结构模型,通过粒度分维值反演出完整的级配分布曲线。考虑到砂石混合体离散型的特点,采用离散元软件进行直剪试验数值模拟并对细观结构进行分析,研究结果表明,砂石混合体一般具有2个粒度分维值:砂粒度分维值和砾石粒度分维值,砂、砾石粒度分维值越接近,抗剪强度和内摩擦角越大;当两者相等时,砂石混合体具有一重分维,此时均一性最好,抗剪强度和内摩擦角最大;轴向系数是形容砾石形状的一个重要参数,随着轴向系数的增加,砾石显示出明显的条状性,在直剪试验中抗转动能力增强、周围接触数量增加,导致抗剪强度和内摩擦角不断增加。     

川藏铁路鲜水河构造带地质选线研究

川藏铁路康定过境段线路穿越了鲜水河活动构造带,存在高烈度地震与活动断裂、高位崩滑流、高陡岸坡失稳、高地应力岩爆和大变形、高地温、高压突涌水等系列重大工程地质问题,是全线地震和地质风险最大的一段,现有的选线经验借鉴困难,定线难度大。该段选线过程历时数十年,在不断摸索中选取了地质风险相对可控的三道桥设站-折多塘露头-折多山垭口越岭的可实施方案。本文通过系统梳理鲜水河构造带地质选线成果,总结出在构造活跃区地质选线应遵循区域稳定性选线-明线工程地质灾害选线-地下工程“极难处理”工程地质问题选线-不良地质综合选线-地质横断面选线等5个阶段逐渐深入的顺序。在遵守基本选线原则的同时,各阶段应充分考虑“构造、岩性、地下水”等3大地质基本要素,针对深大断裂构造应遵循“优先避让,其次正穿”、针对岩性应遵循“优先避开工程性质极差的特殊岩性(可溶岩、蚀变岩、构造软岩等),其次选择强度和完整性适中的岩性,并坚持走硬不走软”、针对地下水应遵循“岩溶水发育区应尽量减短水平循环带长度,地下水发育区尽量靠边走高实现顺坡排,地热异常区应走在低温廊道”的原则。该研究成果可为川藏铁路金沙江缝合带、嘉黎构造带以及规划中的滇藏铁路选线提供借鉴。