水力作用下顺层岩质边坡稳定性分析

通过对顺层岩质边坡中地下水力作用进行分析,认为地下水力作用主要为沿结构面分布的裂隙水压力和拖拽力。分析了滑动破坏中的控稳优势结构面,认为该面上的张裂隙静水压力、滑动面扬压力以及拖拽力的大小均取决于后缘张裂隙的充水高度。将典型岩石边坡进行简化假设,利用简化后的边坡水力学分析模型,推导出边坡稳定系数和决定边坡稳定性的张裂隙充水临界高度的表达式。选取实际边坡进行分析和计算,验证了公式的合理性,结果表明地下水作用下边坡稳定系数的降低主要与静水压力有关,而渗透力的影响很小。     

基于流固耦合理论的巴东黄土坡滑坡地震响应研究

为研究三峡蓄水对湖北巴东黄土坡滑坡地震稳定性的影响,基于流固耦合理论建立二维有限差分数值模型。在计算无水(蓄水前)及有水(175 m实验性蓄水)条件下滑坡体场地地震动、应力响应及孔隙水压力差异特征的基础上,进一步给出滑坡体安全系数时程,探讨在蓄水与水库地震共同作用下的滑坡体稳定性及成因机理。结果表明：1)无水条件下滑坡体上硬层与下硬层的地震动峰值加速度放大系数约为1.33及3.31,具有显著的场地放大效应及软弱夹层消能减震作用;2)瞬时地震荷载下,由于滑坡体上下硬层之间非协调性变形与非快速排水的共同作用,软弱层超孔隙水压力快速形成,并呈现出阶段性积累上升趋势,伴有瞬时放大特征。     

基于自适应神经模糊推理的竖向地震动参数预测模型

为解决当前竖向地震动参数估计不确定性较大的问题,提出基于随机自适应神经模糊推理的竖向地震动预测模型。首先,以太平洋地震工程研究中心的PEER NGA强震数据库为基础,将地震震级、断层距及场地平均剪切波波速3个参数作为输入,将竖向地震动峰值加速度PGA及峰值速度PGV作为估计目标,建立训练数据集及测试数据集;其次,根据地震动参数预测方程,利用随机自适应神经模糊推理技术构建竖向地震动参数ANFIS预测模型,并给出全面的结果分析及信度检验。结果表明,ANFIS模型的竖向地震动衰减结果呈现出近场大震饱和效应、场地放大效应及软土减震效应;ANFIS竖向地震动模型平均绝对百分比误差MAPE约为0.15,与Campbell-Bozorgnia地震动衰减关系相比,PGA与PGV预测的准确率分别提升约77.4%和62.7%,具有较好的可信度。     

考虑硬化软化和剪胀特性的绿泥石片岩力学模型

绿泥石片岩是一种典型的软岩,开挖过程中出现的围岩大变形和塌方对工程安全危害极大。为了深入研究绿泥石片岩的力学特征并建立其合理的力学模型,首先进行了不同围压下的三轴压缩试验,并考虑应力状态对塑性演化的影响,定义了新的内变量;分析了凝聚力和内摩擦角随内变量的演化规律,结果表明,凝聚力先近似呈线性减小,而后近似呈抛物线递减至残余破坏;而内摩擦角一直近似呈抛物线递增;研究了绿泥石片岩的剪胀特性,分析了剪胀角随内变量演化规律,结果表明,剪胀角与内摩擦角呈相反的演化趋势。考虑硬化、软化和剪胀特性,建立了绿泥石片岩的力学模型,对室内三轴压缩试验结果的模拟分析表明,该力学模型可以较好地描述绿泥石片岩的硬化、软化规律和剪胀等性质,为工程安全性分析提供了基本的力学模型,对于类似软岩力学性质的研究也具有重要的参考意义。     

有机污染物在完好复合衬垫中的迁移分析

在复合衬垫中,有机污染物除了在土工膜缺陷处发生迁移外,在完好土工膜中的迁移也是主要方式。考虑有机污染物在土工膜边界处的浓度跳跃现象,建立了有机污染物在完好复合衬垫中迁移的一维模型,得到了解析解。通过与有限差分解的比较,验证了解答的合理性。应用该解答分析了GCL复合衬垫和CCL复合衬垫防止有机污染物渗漏的效果。结果表明,CCL复合衬垫的效果较好,可以通过黏土改性和增加黏土厚度的方法来提高其有效性。有机污染物类型的选择对GCL复合衬垫的分析结果影响较大,而阻滞系数的变化对分析结果影响较小。     

2017年九寨沟M7.0地震强地面运动估计与方向效应研究

基于二维有限单元法使用接触单元模拟断裂带的非连续破裂过程,建立2017-08-08四川九寨沟M7.0地震近场强地面运动估计模型,并对应力降和屈服应力等关键震源参数进行研究。在利用国家强震数据中心提供的实际观测波形开展地震动参数信度检验基础上,给出地震动峰值加速度(PGA)分布,探讨近场强地面运动方向效应特征及其成因机理。结果表明：1)随着震源接触单元屈服应力及应力降参数的增大,水平向PGA整体增大,前者对于强地面运动的影响更为显著;应力降为8.5 MPa、屈服应力为4.0 MPa时,强地面运动模拟结果的相对误差百分比整体小于40%,51JZB等近场强震台相对误差均小于5%。2)九寨沟M7.0地震水平向PGA模拟结果等值线整体呈椭圆状,椭圆长轴与发震断层树正断裂走向具有较好的一致性;震中附近PGA最大值约为720 Gal,且整体随震中距的增大不断衰减;跨龙日坝断裂北段及跨雪山梁子断裂PGA分别突降16.67%及22.72%,这种断裂带的隔震效应或与地震动沿断层面的透射降低有关。     

考虑温度损伤的盐岩蠕变本构关系研究

根据统计力学原理,以分形岩石力学为桥梁,对盐岩在温度与应力耦合作用下蠕变特性进行了研究,导出了考虑围压效应的损伤变量表达式。综合前人的成果,推导出温度–应力耦合下的盐岩损伤方程。对盐岩在温度与三轴应力共同作用下的蠕变试验数据进行研究,分析了盐岩蠕变过程中衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段的各自特征。对于广义Bingham 蠕变模型在衰减和稳态蠕变阶段引入一非线性函数,在加速蠕变阶段引入损伤,建立了盐岩考虑温度损伤的蠕变本构关系。利用盐岩的三轴蠕变试验数据对新的蠕变损伤模型参数进行辩识与比较分析。结果表明,该模型能够很好地反映在不同温度作用下盐岩的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段的规律,验证了该模型的合理性和正确性。     

CO_2注入下岩层变形和流体运移分析(I):两相流-岩层耦合模型

目前国内关于CO2咸水层封存尚处于先导性和试验性研究阶段,对超临界CO2注入过程中岩层力学响应和流体运移的理论与技术方面的认识还不完善。为研究CO2注入下岩层变形和流体运移,基于两相流动数学模型,给出了超临界CO2和咸水质量守恒方程;采用毛细压力和有效饱和度的关系式,将质量守恒方程变换成以毛细压力为变量的表达式,以便于考虑流体压力对岩层的影响。提出了无流体压力影响下的岩层力学本构模型,该模型能够同时考虑岩层的塑性变形和损伤。分析了两相流体-岩层相互作用机制:一方面,采用有效应力原理,考虑流体压力对岩层的力学影响;另一方面,通过岩层固有渗透率变化考虑岩层变形对流体运移的影响。     

基于流固耦合理论的巴东黄土坡滑坡地震响应研究北大核心CSCD

为研究三峡蓄水对湖北巴东黄土坡滑坡地震稳定性的影响,基于流固耦合理论建立二维有限差分数值模型。在计算无水(蓄水前)及有水(175 m实验性蓄水)条件下滑坡体场地地震动、应力响应及孔隙水压力差异特征的基础上,进一步给出滑坡体安全系数时程,探讨在蓄水与水库地震共同作用下的滑坡体稳定性及成因机理。结果表明:1)无水条件下滑坡体上硬层与下硬层的地震动峰值加速度放大系数约为1.33及3.31,具有显著的场地放大效应及软弱夹层消能减震作用;2)瞬时地震荷载下,由于滑坡体上下硬层之间非协调性变形与非快速排水的共同作用,软弱层超孔隙水压力快速形成,并呈现出阶段性积累上升趋势,伴有瞬时放大特征。