机车动荷载作用下多年冻土区铁路路基动力响应的试验研究

青藏铁路穿越多年冻土区因地温和含冰量的不同而采取了不同的路基结构形式,以减小或避免气温和工程扰动对其下部多年冻土的影响。为了把握多年列车振动荷载作用下多年冻土区不同结构路基的动力响应特征,对青藏铁路北麓河段典型结构路基进行了实时强震动测试,得到了多年冻土区铁路路基的振动加速度衰减规律,对于研究机车动荷载对青藏铁路多年冻土区路基变形的定量影响规律,保障青藏铁路安全运营具有重要的科学意义。     

中国沿海及内陆地区长周期脉动特征分析

地脉动台阵观测作为一种低成本的剪切波速度构造探测方法,预计将在中国地震灾害预防中起到重要作用。为了研究地脉动台阵观测中长周期信号的特征以及中国长周期地脉动的特点和适用性,开展了中国从沿海到内陆地区地脉动信号的观测和分析,探查由沿海到内陆地区地脉动的变化规律以及内陆地区广域的地脉动特征,发展适合于我国内陆地区的基于地脉动的地下构造勘探方法,在中国大陆上海市、西安市、天水市及兰州市进行了长周期地脉动观测。现场试验结果表明,上海地脉动特征与日本关东平原地区的观测结果类似,可以认为在海岸地区深部结构调查的地脉动台阵观测有良好的适用性。然而,西安、兰州、天水长周期地脉动能量只有上海的千分之一,因此需要进一步研究更加灵敏的仪器性能和更加稳定的观测方法。     

多年冻土区路基调查中瞬态面波勘探方法应用研究

多年冻土地区铁路路基的振动与环境变化对路基稳定性的影响问题日益突出,为了评价这种影响引起的青藏铁路多年冻土区冻土的变化状况,首次应用了一种简便、高效、环保的瞬态面波勘探方法对其天然地表和典型结构路基及其下部多年冻土层进行了勘探。试验数据良好、频散特征显著,通过反演分析得到了青藏高原多年冻土地区天然地表和典型结构路基下部土体的剪切波速度剖面和多年冻土的分布。勘探结果表明,青藏铁路北麓河试验段勘探区内多年冻土上限一般为2 m,层厚为20 m左右,多年冻土层Vs平均为600 m/s以上。该结果与该区地质钻探编录和钻孔波速测试结果较为一致,说明瞬态面波勘探在自然环境严峻的青藏高原多年冻土地区有着良好的适用性。     

地震作用下含暗穴高边坡黄土路基稳定性分析

黄土暗穴是一种黄土高原地区发育的特殊的不良地质现象,已经成为我国黄土地区公路破坏的主要原因之一。黄土具有极高的动力易损性,在深入研究黄土暗穴发育特点的基础上,采用有限元法对其在地震力作用下的致塌机理进行了数值模拟,得出了无暗穴、拱形暗穴和三角形暗穴3种类型高边坡黄土路基在地震荷载作用下的动力响应规律,分析了暗穴对高边坡黄土路基的地震动放大效应。结果表明:黄土暗穴的存在具有地震动放大效应,在相同洞径和埋深条件下,拱形暗穴比三角形暗穴对高边坡黄土路基的水平加速度峰值的放大效果更为明显,尤其在坡肩和洞顶放大更为显著,说明黄土暗穴的存在对高边坡黄土路基存在不利影响,易在地震作用下发生坍塌破坏。     

基于桥墩基础场地土体参数的高速列车振动敏感性分析

桥墩侧堆积填土及其物理力学和几何参数对列车振动传播的有重要影响.本文以哈大高铁的铁岭—四平段某桥墩及右侧堆积填土和基础场地为研究对象,建立有限元模型,同时定义“振动变化有效值”,并结合灰色关联度理论,利用现场实测和数值模拟方法揭示桥墩侧堆积填土及其参数对振动传播的影响规律.通过研究分析主要得到以下结论:(1)桥墩顶端支撑垫石的振动特性与堆积填土和基础场地的振动特性具有不同的性质,堆积填土和基础场地对列车振动有明显的放大效应;(2)堆积填土侧的振动加速度级要大于未填土侧的,且在堆积填土的边界位置会出现反弹现象;(3)堆积填土侧的振动加速度级随着堆积填土弹性模量的增大而增大,其密度和泊松比对振动传播几乎没有影响;在距桥墩1m 之内,随着阻尼比的增加堆积填土侧的振动加速度级增大,当大于1m 时,随着阻尼比的增大而其振动加速度级减小;(4)随着堆积填土长度的增加振动加速度级增大,而堆积填土高度变化的范围内,存在一个最优值,使得堆积填土侧的振动加速度级最小,同时,桥墩侧堆积填土的各个参数对地面振动的敏感性大小为:弹性模量＞长度＞阻尼比＞高度＞密度＞泊松比.     

含贯通性结构面岩质边坡动力演化规律

针对一种含贯通性顺倾结构面的岩质边坡,开展地震波场传播特性、动力演化规律和破坏机制研究。基于华丽高速公路金沙江大桥桥址边坡,实施了数值分析及振动台模型试验。通过地震波场数值模拟,明确了地震波场受贯通性结构面影响,在贯通性结构面和坡面之间反复叠加,加速度放大效应较均质边坡增大约1.8倍。振动台模型试验中不断增大地震输入烈度,加速度响应在烈度为Ⅷ度时发生突变,边坡由弹性响应阶段进入塑性阶段。在裂度为Ⅸ度时坡脚附近裂缝进一步扩展、贯通,直至发生整体滑动失稳,滑动面沿后缘陡倾结构面剪出、贯通性顺倾结构面滑动、下部坡脚附近剪出。强震后受扰动边坡若处在塑性阶段/不稳定阶段,在其他外力触发下有可能发生滑坡灾害。     

岷县漳县6.6级地震黄土场地放大效应地脉动测试研究

2013年7月22日甘肃岷县漳县MS6.6级地震在极震区出现了黄土场地放大效应,为了从理论上解释黄土场地放大效应的原理,本文利用地脉动测试了极震区2个典型的黄土场地进行研究。结果发现:在黄土覆盖地区场地卓越频率特征显著,即在同一区域内山顶卓越频率较低,集中在1～2Hz,山沟卓越频率较高,集中在3～6Hz;同时,黄土场地随着高程的增加表现为厚黄土分布特征,其场地卓越频率在1.3～1.8Hz,与地震观测波的卓越频率1.0Hz接近,呈现出较明显的场地放大效应。结果与实际受灾情况相符。     

基于统一强度理论的岩质边坡稳定动安全系数计算

岩质边坡稳定性分析中常用的Mohr-Coulomb、Drucker-Prager屈服准则,其未考虑中间主应力效应或拉压不等效应,较难反映三维复杂边坡空间应力状态。统一强度理论包含了一系列破坏准则,通过调整参数b可反映中间主应力或中间主切应力的影响程度。利用ABAQUS开发了基于统一强度理论材料子程序(UMAT),首先以三维含结构面岩质边坡为例,采用强度折减法,分别计算 为0、0.25、0.5、0.75 与 1 共5种考虑中间主应力不同程度情况下三维含结构面岩质边坡动安全系数曲线。计算结果表明：不同 值情况下所得动安全系数数值不同,但曲线变化形状一样,最小安全系数均发生在相同时刻;另外,为更清晰地了解三维真实应力状态对安全系数的影响,从三维岩质边坡中抽取二维剖面进行了同样的计算。结果表明,在相同 值情况下,三维模型计算所得安全系数较二维模型大;随着 的增大,安全系数增大,说明不考虑中间主应力的二维计算结果低估了安全系数的大小,即三维真实应力状态下的边坡应具有更高的稳定性     

常时微动测试在汶川地震甘肃灾区建筑结构震害调查中的应用

为了调查2008年5月12日汶川MS8.0大地震所造成的建筑结构震害和次生地质灾害特点并研究其破坏机理,本文开展了对甘肃灾区部分典型场地和房屋的常时微动测试与分析研究.结果表明不同震害程度房屋的常时微动测试结果与其实际破坏情况有着良好的一致性.     

高密度面波勘探和小型台阵地脉动观测在西部地区地震防灾中的应用

鉴于我国西部地区地震防灾需要一种简便快速、低成本的地下构造调查方法,本文利用对甘肃岷县漳县地震灾害科考机会,对高密度面波勘探和小型台阵地脉动观测在西部山区地下构造调查中的有效性进行了试验.试验选取房屋倒塌和滑坡等不同灾害类型以及不同地质条件的场地进行;2种方法的数据采集都使用普通小型便携式面波仪和4 Hz地震检波器,其中,小型台阵采用底边长16m的正三角形台阵,观测时间约30分钟.试验结果显示,高密度面波勘探能够探测地下约30～40m以内的剪切波速度构造,小型台阵探测深度稍深,约为40～50m,但是浅层分辩率较低.试验还显示,两种勘探方法使用同一台普通面波仪和地震检波器,设备小、成本低、便于携带,非常适合西部地区地震防灾之地下构造调查.