永登5.8级地震中黄土震陷灾害的探讨

在1995年兰州永登发生的5.8级地震中,震区产生了严重的黄土震陷灾害。为了研究震区黄土震陷灾害的成因,对震区黄土进行了土工试验和土动力学试验,探讨了该区黄土的基本物理力学指标和土动力特性参数与黄土易损性的关系,分析了易损性与震区黄土震陷灾害的关系。经过多指标综合分析研究发现,震区黄土的易损性大,震陷性强。利用黄土震陷试验分析计算预测方法对震区黄土场地的震陷量进行预测研究,所得结果与实际地震的震陷量符合较好。     

黄土场地震陷的灾害特征及成因研究综述

基于文献史料记载和现场科考成果,考证了黄土地区几次中强以上地震引发的黄土震陷灾害,分析了黄土震陷灾害的破坏模式、发育特征及其形成条件。依据大量不同地区黄土的动三轴试验结果,比较分析了黄土震陷形成的物性指标的区域性变化规律,并进一步研究了震陷临界动应力的影响因素。研究显示,黄土地区的几次中强以上地震的极震区均有黄土震陷事例;黄土震陷的灾害模式可区分为振密型震陷、震陷型滑坡和液化型震陷,并由土性条件、地形地貌和地震动作用形式决定;孔隙比大于0.8时,黄土高原地区的黄土需要考虑不同含水量条件下的震陷性,而黄土高原地区东南部的河南、河北和晋东南地区的黄土则可根据缩限含水量判定其震陷性;临界动应力的大小由黄土的结构强度所主导,临界动应力比与含水量之间存在很好的幂函数关系。     

基于几个黄土物性参数的震陷判定研究

依据试验数据,研究了含水量、孔隙比和埋藏深度对黄土震陷性的影响规律,结果显示,黄土震陷临界含水量随着动应力的增加而减小,浅层黄土较深层黄土水敏性更强,在50~80kPa之间,临界含水量有一个急剧下降的特征;在典型黄土地区,黄土的孔隙比小于一定数值(宝鸡地区0.73、兰州地区0.86)时,震陷不会发生;在天然含水量情况下,黄土震陷深度曲线随动应力的增加经历了一个从平稳、快速、再收敛至最大震陷深度的发展过程。     

1995年永登地震黄土震陷变形特征及其形成机理

通过对1995年永登地震形成的黄土震陷场地现场考察及震区震陷形成的地震动和黄土厚度条件,用震区震陷试验曲线计算了震区试验震陷量。并通过震区震陷黄土和未震陷黄土微结构对比分析,探讨了黄土震陷形成的机理。结果表明,震区试验计算的震陷量略小于实际地震震陷量;黄土震陷产生的机理为地震力剪切作用下孔隙结构破坏,在重力和压力作用下振动质密所致。     

黄土震陷灾害典型震例的综合研究

阐述了1995年甘肃永登5.8级地震时造成的黄土震陷灾害形成条件、震害形态特征、黄土的基本性质及湿陷性和静、动土力学参数与震陷灾害的成因关系。并用震陷量预测计算方法和三维有限元数值模拟方法检验了黄土震陷灾害预测的理论、方法并解释了永登5.8 级地震黄土震陷现象。     

黄土震陷下限深度研究

利用兰州和西安地震小区划黄土震陷数据,获得了这两个地区黄土震陷下限深度预测的经验公式,与实验结果较为吻合。结果显示在一定的地震动条件下黄土的物理指标含水量、固结压力、剪切波速能够比较好的反映黄土震陷特性,通过研究它们与残余应变的关系可以预测黄土震陷下限深度。     

含水量对黄土震陷性定量影响研究

含水量是影响黄土震陷性非常重要的参数。本文以洮河三级阶地上典型的Q3黄土为研究对象,对其震陷性特征进行了全面、系统的研究。通过在20 m深探井中依次取得4 m、8 m、12 m、16 m、20 m处黄土原状试样进行室内试验,得到以下结果:(1)天然黄土存在震陷性随深度增加而逐渐减弱的规律;(2)通过增湿、减湿获得5%,10%,15%和20%四种不同含水量黄土试样,同一深度黄土随着含水量增加其震陷性增长的规律明显;(3)通过实验数据分析得到了含水量对黄土震陷性定量影响规律,并根据其规律给出了不同动应力作用下的黄土震陷临界含水量。     

非饱和黄土震陷物理力学机制与主导影响因素

通过分析黄土震陷的物理过程及其力学机制,指出非饱和黄土震陷实质上是土体广义固相介质响应外部动荷载作用的再固结过程。将影响黄土震陷的主导因素归纳为两方面,即土体广义固相介质的强度、体积特征和外部动荷载特征。介质的强度特征可通过引入土工试验获取的参数(粘聚力和内摩擦角)来宏观表征;体积特征可由能够反映土体欠压密程度的孔隙比描述。与非饱和黄土震陷的宏观物理力学机制相适应,粘聚力与内摩擦角主要反映土体的结构性强度(黄土强度特征),孔隙比则反映了土体再固结的潜在性态(黄土沉降量值特征);黄土强度特征对应土体抵御外部载荷的能力,黄土沉降量值特征对应外部载荷作用下的土体沉降能力。     

地震荷载作用下黄土地基震陷研究

在某大型企业的地震安全性评价工作中,采用随机地震荷载输入动三轴进行了黄土震陷试验,探讨了该场地黄土在不同动荷载作用下的震陷特性。并对该场地地基未来可能发生的震陷灾害进行了评价,为工程地基抗震处理提供了依据。     

永登震后黄土微结构特征研究

对1995年甘肃永登5.8级地震后的土样进行了电子显微镜扫描及孔隙量化处理,从黄土的微结构角度对黄土震陷现象进行了研究,分析了微结构特征对黄土震陷性的影响,以此阐明震害形成的机理。     

黄土场地震陷量的试验预测

通过不同地震荷载作用下黄土震陷的试验研究对兰州地区几个黄土场地的震陷量进行了预测．发现黄土在随机地震荷载和等幅正弦荷载作用下的震陷量预测结果存在一定的差别     

黄土的震陷性与其微结构特征的关系研究

借助电镜扫描分析手段，对Q3震陷性黄土的微结构特征、颗粒形态等进行了分析。结果表明黄土的显微结构对震陷系数有较大影响，并与震陷的临界动应力关系密切。通过孔隙含量的定量测试分析，探讨了中大孔隙对黄土震陷影响，并对土样的微结构某些指标进行了比较和分析。     

黄土震陷研究及相关问题探讨

回顾了30多年来关于黄土震陷的研究工作和成果.黄土震陷已为微结构特征、动三轴和现场爆破试验所证实,成为黄土地震工程研究领域的一项重要课题,但仍缺少典型震例,且停留在饱和土理论研究阶段.应用微结构形态学方法表征土体结构性变得困难,土力学方法将是微结构应用于震陷性研究的有效途径.震陷性判定仅是在多个参变量值区间内的确定性判定,概率性震陷预测应得到开展.震陷系数估算多是基于室内试验数据的经验公式或半经验半理论公式,并未完全解决其物理过程和力学机制问题,比如参变量多、计算繁琐和实用性差等,故应从黄土震陷的物理力学机制出发,厘清影响黄土震陷的主导因素及其表征参变量,建立具有物理力学意义的数学理论估算模型.抗震陷处理技术的关键是消除土体的震陷性,并减缓震陷时土与土工结构物的相互作用.     

剪切波速和含水率双指标评价黄土震陷

为了研究地震荷载作用下黄土场地的震陷预测问题,以兰州黄土为研究对象来分析剪切波速和含水率与震陷系数的关系,并分别得出拟合函数关系。通过分析剪切波速和含水率在震陷过程中的内在联系,建立剪切波速和含水率双指标预测黄土震陷系数的方法,并依据该方法预测永登地震区黄土场地震陷量。研究结果表明:在一定的剪切波速区间内,震陷系数随着含水率的增加而增大;在一定的含水率区间内,震陷系数随着剪切波速的增加而减小。同时提出剪切波速可以反映黄土不因外部条件而变化的潜在震陷能力为绝对震陷能力的概念,相应的震陷系数称为绝对震陷系数,含水率影响潜在震陷能力的释放。通过震害实例计算验证剪切波速和含水率双指标预测方法的可行性。     

黄土震陷初判指标的界定研究

通过对宝鸡和兰州地震小区划中所获得黄土震陷数据的统计,对黄土震陷的影响因素如含水量、孔隙比、干密度、初始弹性模量进行了分析,得出了对震陷初判更实用、更为具体的多项指标标准,并对弹性模量应用于黄土震陷的判断进行了探讨。     

黄土震陷时微观结构随动应力变化分析

通过黄土微观结构图像的处理可以很好地提取黄土微观结构要素。本文取通渭老地震区的黄土做震陷实验,应用土体微观结构定量分析系统对不同正弦荷载下震陷土样的微结构图片作定量化结构效应分析,探讨了其不同动应力荷载下的微观结构参数变化规律,并建立了各参数与动应力的对应关系。结果表明,黄土震陷由其微观结构及外部荷载共同决定,各微观要素在震陷过程中有不同变化,孔隙的有效直径、孔径分维、连通率和颗粒定向度的微结构参数变化与残余变形变化基本保持一致。     

黄土的湿陷和震陷

黄土的湿陷性和震陷性分别是黄土在遇水和地震作用下产生的岩土灾害。黄土湿陷性评价及防治已经相对成熟。有些专家试图联系二者,以便解决黄土震陷性的工程评价和处理。本研究中,作者分析了黄土湿陷性与震陷性之间的联系与差异。研究认为,二者的产生都基于黄土的亚稳态结构,都是黄土架空结构破坏所引起,但其触发机制却是不同的。湿陷性产生的主要原因是吸力丧失,而震陷性主要由黄土在动荷载作用下的土体剪切破坏所导致。因此,关于二者之间的联系还不存在坚实的物理基础。     

黄土地区城市的震陷灾害

本文根据黄土场地具有震陷性的研究结果提出了目前还未被人们引起注意的特殊灾害,即在地震作用下黄土场地上的城市将产生严重的地基失效事件。由于震陷的突然发生和它普遍带有不均匀性,将导致一般工业与民用建筑在振动和地基残余变形的共同影响下加重震害。常见的震害现象是建筑物开裂、倾斜和倒塌。本文以兰州为例,说明了黄土引起的震害将是一种不可低估的严重灾害,应引起工程界和城市建设部门的重视,研究黄土震陷对建筑物的影响,采取相应的防御措施,以减轻或避免震陷灾害带来的损失。     

干密度对击实黄土震陷性影响的试验研究

干密度是表征黄土地基振密、挤密处理后土体紧密程度的一个重要物理指标。本文通过对不同干密度的非饱和击实土样的震陷试验,研究了干密度对击实黄土震陷性的定量影响规律,建立了击实黄土的震陷曲线方程,得到了不同振次下干密度与震陷系数的定量关系。文中提出了由干密度算不同振次和任一动应力下击实黄土震陷系数的经验公式,并为黄土地基抗震陷处理初步提供了干密度波速、标贯和孔隙比等方面的标准。     

俄罗斯伊尔库茨克地区黄土动力特性实验研究

利用动三轴实验系统,对俄罗斯伊尔库茨克地区黄土的动力特性进行了研究。获得了该地区黄土的动力特性参数。分析结果表明,该地区黄土的动应力－应变关系符合双曲线模型;动剪模比与剪应变关系曲线具有良好的归一化特性;影响该地区黄土震陷的主要因素是含水量。