大直径扩底灌注桩的地震反应特性

大直径扩底桩的地震反应分析对其抗震设计至关重要。本文采用ABAQUS有限元程序建立地震荷载作用下扩底桩-土-结构和普通等直径桩-土-结构动力相互作用体的三维有限元模型,分析大直径扩底桩与普通等直径桩地震反应的差异。桩周土采用Drucker-Prager弹塑性模型以考虑土体的非线性,桩体采用线弹性模型,桩与桩周土之间设置非线性接触。输入Imperial Vally地震波,对两种桩基的地震反应进行了数值计算,分析了桩土模量比、软夹层、上部质量等因素对桩基地震反应的影响。结果表明:与普通等直径桩相比,扩底桩的抗震性能没有明显提高,扩底直径对抗震性能影响不大,增大扩底桩直径,并不能提高扩底桩的抗震性能;上部结构的质量及桩土模量比对桩基的动力响应影响显著。     

饱和半空间瞬态加载衬砌隧道的动力响应研究

工程中,地下衬砌隧道会遇到水压破裂压力、爆炸及突然开挖等瞬态荷载作用,将这些荷载理想化为作用在衬砌内边界上的均布瞬态荷载,研究圆柱形衬砌隧道在突加荷载、阶跃荷载和三角形脉冲荷载作用下的动力响应规律。根据Biot波动理论推导出半空间饱和介质的控制方程;视衬砌结构为弹性材料导出衬砌结构的控制方程。用极大半径凸圆弧近似半空间直边界,采用Graff加法公式进行坐标变换,将直角坐标表示的通解转化为极坐标表示的通解。根据边界条件导出衬砌和土体的位移、应力和孔隙压力的Laplace变换域的解答。利用反Laplace变换数值计算方法,将解答转换为时域解,得出3种瞬态荷载作用下衬砌隧道地面位移峰值、衬砌应力和孔隙压力的分布规律。     

深海能源土含气储层力学特性三轴试验研究

为研究深海能源土在负压开采过程中含气储层的力学特性,基于含气土赋存理论,提出一种能够控制含气量及气泡大小的制样方法,通过GDS标准应力路径三轴试验系统,开展深海能源土含气储层的固结排水试验研究,分析深海能源土在不同黏土含量及不同含气量下的力学响应规律。研究结果表明：围压变化对深海能源土含气储层的抗剪强度峰值大小影响显著,围压越大抗剪强度峰值越高;黏土含量是决定应力应变曲线变化趋势的关键影响因素,黏土含量越高试样抗剪强度越低,试样抵抗应变软化效应的能力越强;含气土比饱和土体承载能力更低,且承载能力随含气量的增大呈衰减趋势;黏土含量和含气量是深海能源土含气储层抗剪强度指标的重要影响因素,黏土含量、含气量越高,土体自身的总抗剪强度值越低。     

基于GIS的历史文化街区避难空间适灾规划研究——以天津市历史文化街区为例

历史文化街区房屋建筑密度大,内部空间狭小,疏散难度较大,现有避难空间难以满足地震避难要求,提高历史文化街区抗震韧性势在必行。面向历史文化街区,以避难空间的评价与规划方法为研究对象,基于ArcGIS 10.2对研究区域道路网络与环境要素进行空间建模,在归纳分析与专项分析的基础上建立避难空间评价量化指标,运用空间网络与叠置分析、GIS空间分析与可视化分析提出历史文化街区避难空间规划与布局方法。以天津市14个历史文化街区为例,基于安全性、时效性、便捷性与应急功能性的目标,评价街区道路易损性及现有避难空间合理性,通过用地适宜性评价选择适宜性等级较高的区域作为避难空间的候选位置;针对现状避难空间无法满足避难需求的街区,运用集合覆盖模型、最大化覆盖范围模型及最小化设施点数模型等定量分析方法进行避难空间优化布局,并对新增避难空间进行评价,实现对本文提出的历史文化街区避难空间规划方法科学性与实用性的验证。     

铁矿开采对地下水环境影响评价实证研究

铁矿开采与地下水紧密联系,不仅会影响地下水资源,而且还会破坏地下水的动态平衡和生态环境。结合某铁矿开采项目实际,依据地下水环境评价导则,在分析铁矿区地下水水质、水文地质条件等资料的基础上,预测评价铁矿开采对地下水水质、水量等方面的影响,提出地下水环境保护措施。     

准饱和土中圆柱形衬砌的瞬态动力响应分析

内源瞬态荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应解答是土动力学的经典问题之一。已有研究大都假设孔洞周围土体为理想弹性介质或完全饱和多孔介质。然而,实际工程中不存在完全弹性和完全饱和土体。分别视衬砌结构和周围土体为弹性材料和准饱和多孔介质（饱和度 95%）,根据牛顿第二定律、达西定律和Biot波动理论推导出准饱和土体的控制方程。根据边界条件导出衬砌和土体的位移、应力和孔隙压力的Laplace变换空间的解答。利用反Laplace变换数值计算方法,将解答转换为时域解。分析了饱和度对衬砌位移、应力和孔压的影响,结果表明,当95% 99%时,饱和度对径向位移和切向应力的影响较小;99% 100%时,饱和度对径向位移和切向应力的影响较大;但饱和度对孔隙压力的影响远大于对径向位移和切向应力的影响。得出位移、应力和孔压沿径向的衰减规律,当95% 99%时,饱和度对径向位移和切向应力沿径向衰减影响较小,99% 100%时,饱和度对径向位移和切向应力沿径向衰减影响较大,但饱和度对孔压沿径向的衰减影响远大于对径向位移和切向应力沿径向的衰减。     

大直径扩底灌注桩的抗震性能研究

深入分析土-大直径扩底灌注桩体系动力相互作用机理是地震工程的重要研究内容。本文采用快速拉格朗日FLAC~(3D)有限差分程序建立地震荷载作用下扩底桩-土和等直径桩-土动力相互作用体的三维数值模型,分析大直径扩底桩与普通等直径桩地震反应的差异。桩周土采用Mohr-Coulomb弹性模型以考虑土体的非线性,桩体采用线弹性模型,桩与桩周土之间采用"切割模型"法设置桩土间接触面。输入5·12汶川地震波,对两种桩基的地震反应进行了数值计算与分析。结果表明:扩底桩的抗震性能优于等直径桩;与具有显著差异的加速度时程曲线相比,扩底桩对位移动力响应并不敏感。     

Duxseal隔振性能数值分析与现场试验研究

将一种称为Duxseal的工业填料用于自由场主动隔振，发展了一种带孔波阻板（WIB）填充Duxseal的隔振方法，即Duxseal-WIB隔振系统。采用薄层法基本解答作为格林函数的三维半解析边界元法，分析了Duxseal的隔振效果及性能，并对提出的Duxseal-WIB隔振系统进行了现场试验。结果表明，采用Duxseal作为主动隔振屏障可以有效起到振动隔振作用，对距离振源较远处地表位移的隔振效果优于距离振源较近处；土质参数的变化对Duxseal的隔振效果具有显著的影响；在一定范围内增加Duxseal直径、厚度或埋深均可有效提高其隔振效果，其中Duxseal顶面距地表埋深的影响尤为显著；此外，与传统WIB对比，Duxseal-WIB隔振效果较高且相对平稳，在列车运行250 km/h条件下，距离振源中心12 m处测振点X、Y、Z向的地表隔振可分别达到40%、39%和51%。     

地震荷载作用下南海非饱和钙质砂动力特性研究

以往对钙质砂动力特性的研究多关注饱和状态的钙质砂,且试验过程中多施加正弦波以代替地震荷载。为克服这一缺陷,提出一种地震荷载加速度时程转化为应力时程的动三轴地震荷载输入方法,选取南海地区钙质砂进行动三轴试验,研究非饱和状态下钙质砂在单个地震荷载持续时间内和多个地震荷载持续时间内的动力特性。试验表明：在地震荷载作用下,钙质砂应变和孔压发展呈现阶梯状,破坏应变既有正值也有负值,即破坏类型既有拉伸破坏也有压缩破坏,这有别于正弦荷载下的动孔压和动应变发展规律;随着基质吸力增大,试样破坏时最大动孔压呈现递减趋势,钙质砂试样破坏时的最大孔压均未达到有效围压。