西安城区地裂缝破裂扩展的数值模拟

西安城区由于其复杂、特殊的地质条件,成为世界上地裂缝发育最典型的城市,这给建设中的西安地铁带来了全新的课题。隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,影响范围,影响程度等问题,都是西安地铁建设中所广泛关注和亟待解决的问题。为研究黄土中地裂缝的扩展机理和扩展特征,笔者结合大型物理模型试验结果,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了不同工况的对比分析研究。研究表明,采用数值模拟的结果与模型试验以及调查所见地裂缝带上建筑物的破裂形式基本一致,这说明用数值模拟进行地裂缝扩展分析是有效的。     

地裂缝破裂扩展的大型物理模拟试验研究

通过大型物理模拟试验,研究了具有正断层性质的隐伏地裂缝破裂扩展时,下伏断层位错引起上覆土体中的应力场和位移场等的变化规律,以及隐伏地裂缝向上破裂扩展模式和平、剖面结构特征,并对裂缝的破裂过程进行了分析;将模拟试验结果与西安地裂缝的破裂扩展模式及建筑物的破坏模式进行对比分析发现,模拟试验结果与西安地裂缝剖面结构不一致,但与地裂缝带上建筑物的破裂形式相一致,这证明了西安地裂缝的形成年代较为久远,是一种早就存在的接近地表的构造破裂面,过量开采地下水则使其重新开启而形成地表裂缝.大型物理模拟试验取得的重要成果对于揭示西安地裂缝的成因机理具有重要的指导意义.     

基于模型试验的滑坡防治微型桩设计方法

通过开展微型桩与滑坡相互作用的大型物理模型试验,总结滑坡作用下微型桩的性状,在试验结果的基础上提出一种微型桩防治滑坡的设计方法。试验结果表明:微型桩的破坏是因滑面处的桩体抗弯剪能力不足引起的,桩身混凝土破碎后,微型桩抗滑机理由抗弯、抗剪转为钢筋抗拉; 群桩中各排桩的水平变位无明显差异,各排桩所受的滑坡推力沿滑坡滑动方向逐渐减小。基于试验结果,提出一种微型桩防治滑坡的设计方法,按微型桩在滑面处抗剪进行设计,同时考虑了各排桩所受滑坡推力的不均匀分布。     

西安地铁隧道穿越地裂缝带的计算模型探讨

通过对西安地铁隧道穿越地裂缝带的大型物理模型试验成果的分析,提出在地裂缝活动时,穿越地裂缝带的地铁隧道有以下两个方面的变化特征:一是作用于隧道的荷载发生改变;二是在隧道底部产生脱空现象。这种脱空现象无论在整体式隧道还是盾构隧道中都会出现。造成隧道在界面上与土体脱空的原因是隧道和周围地层的变形不协调。脱空区域的大小对地铁隧道的变形与内力计算会产生明显影响。在对隧道变形特征分析的基础上,总结得出了西安地铁穿越地裂缝带隧道变形的4种计算模型:对于整体式长隧道,可以采用一端固定而另一端简支,或一端固定而另一端定向支承的计算模型;对于整体式短隧道,可以采用外伸梁模型;对于盾构隧道,可以采用一端固定而另一端定向支承的计算模型。最后,对脱空条件下隧道数值分析的建模问题进行了讨论。算例分析表明:在数值计算中,对于隧道与土体接触面的界面处理非常关键,否则将造成计算结果的重大误差。     

西安市地裂缝对城市立交的破坏机理及防治措施

论述了西安地裂缝的空间分布规律和活动特点,并对地裂缝给西安市市政基础设施特别是城市立交带来的灾害进行了系统分析。以长安路立交、互助路立交、绕城高速长安南路立交的现场调查资料为依据,分析了地裂缝对城市立交的破坏模式。认为其结构的主要破坏模式为水平张拉和垂直错动。另外对穿越地裂缝的城市立交的减灾措施以及对拟建工程进行地裂缝专项勘察和采取的结构措施等方面进行了探讨。     

矩形截面桩在横向荷载作用下的极限承载力研究

本文根据极限分析法的基本原理，研究了粘土地基中矩形截面桩在横向荷载作用下的极限承载力问题，建立了矩形截面桩的极限承载力计算公式。     

基于等分圆弧滑面土质边坡的稳定性极限分析方法

基于等分圆弧滑面的简化条件,采用土塑性极限分析理论,建立了土质边坡极限分析模型,并推导得到了土质边坡稳定系数计算公式。该方法考虑了圆弧滑面的内能耗散率作用和边坡土体自重荷载、地震惯性力及孔隙水压力所做的外功率作用,可以解决土质边坡稳定性分析问题,是一种改进的土质边坡稳定性评价极限分析方法。     

西安市地裂缝对城市立交的

论述了西安地裂缝的空间分布规律和活动特点,并对地裂缝给西安市市政基础设施特别是城市立交带来的灾害进行了系统分析.以长安路立交、互助路立交、绕城高速长安南路立交的现场调查资料为依据,分析了地裂缝对城市立交的破坏模式.认为其结构的主要破坏模式为水平张拉和垂直错动.另外对穿越地裂缝的城市立交的减灾措施以及对拟建工程进行地裂缝专项勘察和采取的结构措施等方面进行了探讨.     

地震动力作用下土-地铁隧道模型分析

针对地铁建设中典型的马蹄形断面隧道建立比例尺为1∶20的分析模型,并采用数值分析方法研究马蹄形隧道处于单一土层及工程所处区域典型的成层土体中时的动力响应.分析结果表明,在单一土层中由于土体的约束作用,结构产生的位移以整体沉降为主,在成层土体中除产生一定的整体变形外还伴随一定的扭转变形.在两种地层情况下马蹄形地铁隧道在地震动力作用下的动力加速度响应、竖向位移均在拱顶处产生最大值,其中在单一土层中的加速度响应最大值为结构中部加速度的2.29倍.结构在顶部和侧板处所产生的动应力响应值也较大.研究表明,地震动力荷载作用下顶板、侧板均为受力较大部位,在设计和施工中应予以充分重视.     

层状地基参数的频域识别

在分析水平层状地基运动特征的基础上, 通过研究地层系统的特征值和特征向量与地层参数之间的关系, 修正测量得到的数据与理论计算结果之间的偏差, 建立了层状地基参数的频域识别方法。并利用大型振动台上的地基模型试验数据, 实施了层状地基的参数识别过程。结果表明, 该方法产生良好的地基参数估计。