考虑温度效应软黏土累积塑形应变模型及验证

通过对宁波饱和软黏土开展应力控制循环三轴试验,研究了不同温度、动应力、初始偏应力、围压作用对累积塑性应变的影响。在试验的基础上,引入综合影响参数对试验数据进行归一化,建立饱和软黏土累积塑性应变的双曲线模型,并基于动态平衡的假设,建立了长期动荷载作用下饱和软黏土达到平衡状态后的归一化累积塑性应变预测模型及考虑温度影响的考虑温度影响的归一化累积塑性应变预测模型,模型预测值与试验结果吻合性较好,可以为轨道交通设计和施工提供参考。     

循环荷载作用下红黏土累积变形研究

通过GDS动三轴设备对赣南红黏土进行了一系列排水条件下的大次数循环试验,研究不同循环应力比、固结应力比及围压对赣南红黏土累积变形特性的影响。结果表明：在不同固结应力比、固结压力和循环应力比条件下,红黏土的累积应变都呈现出先迅速累积,后增长变缓,最终稳定的趋势;在一定的循环次数之后,不同初始固结应力和不同初始应力比条件下累积应变与循环次数之间的变形规律呈现为线性关系,且初始固结应力和初始固结应力比越小,其线性相关性越好;不同循环应力比下赣南红黏土的平均累积应变速率与循环次数之间也呈现出明显的线性关系。此外,基于以上关系建立了赣南红黏土在长期循环荷载作用下的累积变形预测模型,并通过对比验证了该模型的可行性。     

循环荷载作用下海北地区重塑黄土刚度弱化试验研究

基于GDS动三轴对青海海北地区重塑黄土进行不同条件下的循环加载试验,采用应力控制方式进行加载,研究不同循环动应力、不同加载频率对黄土累积塑性应变和刚度弱化特性的影响,并采用Idriss提出的弱化模型对试验进行拟合.试验结果表明:相同振次下,循环动应力、加载频率对累积塑性应变和刚度弱化指数均有影响,较大循环动应力和较低加...     

应力、应变控制下压实黄土动力特性研究

基于动三轴试验研究了不同围压条件下,加载控制方式对压实黄土动应力应变关系的影响规律,对比了不同控制方式下压实黄土的动应力应变时程曲线的差异。研究表明:压实黄土的动应力应变关系符合双曲线模型;加载控制方式不会改变压实黄土骨干曲线的类型,但会显著影响拟合参数的大小。相同围压下,采用应变控制测定的初始动模量较小;随着围压的增大,应变控制下初始动模量随围压的增长速率反而越小,二者之间的差距越来越大。应力控制和应变控制加载过程中,动模量在某一振级下随着动循环次数的增加而逐渐衰减,且应力控制方式下衰减的幅度较大。对于土体结构受力较为敏感的原状土,使用应变控制加载方式可能会获得更为准确的试验结果。     

冻融循环作用下边坡地震动稳定性研究

季节冻土区和多年冻土区边坡在经历冻融循环后其力学性质产生较大变化,边坡稳定性随之改变,在地震动荷载作用下存在着巨大的安全隐患.本文基于FLAC数值软件,将考虑冻土相变的显热熔算法引入热学计算模块,并结合静态边界动力计算模块,建立了适用于冻融循环条件下的边坡地震动稳定性分析平台.研究了冻融循环对边坡土体地震动稳定性的影响.结果表明,在发生冻融循环的季节冻土区或多年冻土已经退化的区域,地震动后边坡的塑性破坏形式主要取决于发生冻融循环的活动层的范围.     

重复循环荷载作用下原状黄土动力特性试验研究

为探究重复循环荷载作用下含水率、固结压力对原状黄土动力特性、变形性状的影响规律,利用英国GDS双向动态三轴试验系统模拟交通荷载,对海东地区原状黄土进行动三轴试验研究。试验结果表明：单一重复循环动荷载作用下,在加载初期,海东地区原状黄土的轴向动应变随着循环次数的增大急剧增加,后期缓慢增加至趋于稳定,即发生应变硬化现象。在加载初期,含水率、固结压力对原状黄土的轴向动应变无明显影响,当循环次数N>400时,原状黄土的轴向动应变随含水率的升高而增加,随固结压力的增大而减小。动剪切模量随循环次数的增加出现先减小后增加再减小的变化,随含水率的升高有较大幅度的降低。动阻尼比随循环次数的增加先增加后减小,随含水率的升高而增大。表明海东地区原状黄土所具有的大孔隙架空结构使其在重复循环荷载作用下易发生振动变形。     

粉煤灰改良饱和黄土动力特性研究

以资源循环再利用与提高饱和黄土地基抗震性能为目的,通过对不同掺量粉煤灰改良饱和黄土进行动弹性模量-阻尼比试验,研究了动荷载作用下粉煤灰掺量对饱和改良黄土动骨干曲线的影响,同时对不同掺量粉煤灰改良饱和黄土初始动弹性模量、最大动应力幅值、动弹性模量与阻尼比进行了对比研究。研究结果表明:饱和压实素土与不同掺量粉煤灰改良饱和黄土动骨干曲线均可用双曲线模型进行描述,模型参数受粉煤灰掺量影响较大;粉煤灰的掺入可有效改善饱和黄土地基抗震性能,随粉煤灰掺量增加,不同掺量饱和改良黄土动弹性模量与阻尼比分别总体呈增大与减小趋势;考虑粉煤灰改良饱和黄土抗震性能与经济成本,提出了饱和改良黄土最佳粉煤灰掺量为20%~25%;并基于回归分析,给出了饱和改良黄土动弹性模量衰减经验公式与阻尼比增长经验公式及其拟合参数。     

动荷载作用下粉煤灰改性黄土的震陷特性

针对黄土地区实现工程施工材料本土化和科学利用粉煤灰问题,对不同配比条件下粉煤灰改性黄土进行重塑非饱和试件的动三轴震陷试验,研究其在动荷载作用下的震陷特性,分析粉煤灰掺入量对动变形模量和动残余应变的影响变化规律。研究结果表明:粉煤灰掺入量对黄土震陷性质的影响较大。相同固结应力水平下,动变形模量和动残余应变随粉煤灰掺入量呈现出不同的变化规律,随着粉煤灰掺入量的增加,黄土动变形模量也随之增大,残余应变则减小。动变形模量与动残余应变之间的变化趋势满足幂函数关系;黄土掺加约20%粉煤灰改性后就能够有良好的抗震陷性能。研究成果可为黄土地区地基的抗震防震设计提供借鉴依据,具有重要的工程实用价值。     

不同加载方式下黄土累积变形特征研究

土体动力特性主要与其受力状态、土体加载类型、试验控制方式以及荷载等参数有关。以往非饱和黄土累积变形试验研究通过单向动应力加载方式开展相关研究,并不能真实反映土体受力状态。现运用WF-12440型动三轴-空心圆柱扭剪试验系统,通过单向荷载和双向荷载两种不同的动应力加载方式,进行黄土的长期重复载荷试验,对比不同动应力加载方式对非饱和黄土累积变形发展特征的影响。试验结果发现：黄土在单向荷载或双向荷载作用下,其软化指数均随着循环次数的增加,呈非线性减小的趋势,在相同循环振次时,土体软化指数随着动应力幅值的增大而减小;黄土在不同加载方式作用下,软化指数减小速率在循环振次100次以内较快,后期随振次增加,土体软化速率逐渐趋于平稳;黄土在双向荷载作用下,当轴向动荷载较小时,径向荷载的施加,将加速黄土的软化程度,随着轴向动荷载的增大,径向荷载对黄土软化的影响逐渐减弱,其对于黄土变形的影响存在一临界轴向循环动应力。本研究的开展,可更准确地进行不同荷载耦合变化下,黄土场地震陷评估或路基土体变形计算,实现有效控制路基的整体稳定和工后沉降量,以期根据路基土参数预测后期沉降,极具重要的科研和工程意义。     

循环荷载下南京片状细砂的动应力——应变关系

以片状颗粒成分为主的片状结构砂与常用的圆形颗粒标准石英砂相比,在物理力学特性上有显著的差异。循环荷载作用下,饱和砂土振动孔压上升会导致土体刚度发生软化,当振动孔压累积达到一定水平时,会产生液化现象,从而引起土体结构发生破坏。采用英国WFI动三轴仪,研究了南京片状细砂在循环荷载作用下,静偏应力水平、循环应力比水平和循环次数对其动应力一应变关系的影响,考虑每一次循环过程中动应力—应变关系滞回曲线的卸载及再加载割线动剪切模量Gsec和最大割线模量Gmax的变化特性,建立了动剪模量软化的经验公式;静偏应力水平对动剪模量软化有显著影响,随着循环次数的增加,动应力—应变滞回圈逐渐向应变累积方向滑移和向应变轴方向倾斜,且彼此分离;考虑循环软化特性,采用修正的Masing准则,描述了循环荷载下南京片状细砂的动应力—应变关系。     

水平地震作用下黄土多级高填方边坡动力响应规律及稳定性分析

为研究水平地震作用下黄土多级高填方边坡动力响应规律及稳定性，本文以某高填方边坡工程为背景，利用GeoStudio2012有限元分析软件建立模型进行分析，并对比分析多级高填方边坡与单级填方边坡动力响应结果。计算结果表明，边坡坡面和挖填交界面上动力响应规律表现为:位移幅值基本随着高程的增加而增加；速度幅值随着高程的增加先增大后减小再增大；加速度幅值随着高程的增加有减小趋势；多级高填方边坡动力响应规律与单级填方边坡动力响应规律不同，单级填方边坡位移幅值、速度幅值、加速度幅值均随着高程的增加递增；地震波在坡体内传播时，随着高程的增加具有滞后性。边坡稳定性随着地震加速度峰值的增大有所下降，相比静力作用，水平地震作用下边坡稳定性下降明显。本文相关研究可为西北地区黄土高填方边坡工程抗震提供一定理论依据。     

断层脆塑性转化带的强度与变形机制及其流体和应变速率的影响

野外、实验和地震数据表明:浅部地壳的变形以脆性破裂为主,深部地壳的变形以晶体塑性流动为主.在这种认识的基础上,提出了地壳变形的2种机制模型,即发生脆性变形的上部地壳强度基于Byerlee摩擦定律以及发生塑性变形的下部地壳强度基于幂次蠕变定律.而位于其间的脆塑性转化带的深度与浅源地震深度的下限具有很好的一致性.然而,二元结构的流变模型局限性在于其力学模型过于简单,往往过高估计了脆塑性转化带的强度.问题的根源在于对脆塑性转化带的变形机制的研究已有很多,但没有定量的力学方程来描述脆塑性转化带强度;而且以往对断层脆塑性转化带的研究主要集中在温度引起的脆塑性转化方面,对因应变速率和流体对脆塑性转化的影响方面的研究也比较薄弱.对断层带内矿物变形机制研究表明,某些断层带脆塑性转化发生在相同深度(温度和压力)内,发生脆塑性转化的原因是应变速率的变化,而这种变化被认为与地震周期的同震、震后-间震期蠕变有关,这种变化得到了主震-余震深度分布变化的证实.对断层流体特征分析表明,断层带内可能存在高压流体,这种高压流体会随断裂带的破裂及愈合而周期性变化,在地震孕育及循环中起着关键性作用.高压流体的形成(裂隙愈合)有多种机理,其中,压溶是断层带裂隙愈合的主导机制之一.研究在水作用下的压溶,可以对传统的摩擦-流变二元地壳强度结构及其断层强度进行补充与修正.通过以上分析,认为有必要通过野外变形样品和高温高压实验,深入研究应变速率及流体压力对断层脆塑性转化的影响,同时,通过实验建立压溶蠕变的方程,近似地估计脆塑性转化带的强度.     

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。     

地震动作用下黄土边坡稳定性分析

以甘肃省内两种典型的高速公路沿线边坡作为研究对象,利用有限元数值模拟计算分析了不同地震动对支护边坡和无支护边坡稳定性的影响.计算结果表明,随着地震动峰值加速度的增大边坡安全系数逐渐降低;支护不但有助于提高边坡自身的稳定性,而且有利于增强边坡坡体的抗震性能.边坡支护设计强度主要依照当地可能遭受的最大地震动计算,以便最大限度地发挥支护提高边坡稳定性的效率.     

地震作用下黄土斜坡的稳定性分析预测

基于对中国西部黄土地区大量地震滑坡实例的考察分析,对影响黄土斜坡稳定性的各类因素尤其是地震因素进行了分析,讨论了黄土斜坡滑裂面的产生机制及几何特征．在此基础上提出了一种基于随机搜索法和遗传算法确定黄土斜坡最危险滑裂面,进而对区域黄土地震滑坡进行预测的方法．以回回川滑坡为例进行了验证．结果表明,该方法具有较好的效果和实用性．     

地震作用下黄土边坡动态滑动位移研究

提出在地震作用下黄土边坡滑动的新模型,该模型由一个四边形块体和一个扇形块体构成。根据牛顿第二定律,分析该边坡在地震作用下两滑动块体的受力状态,推导任一时刻滑动块体的加速度。从而给出该边坡模型的临界地震加速度系数表达式并计算不同参数下,临界地震加速度系数的值。对已推导边坡块体加速度积分,解得任一时刻滑动块体的位移表达式,计算此时滑动块体的位移特解,并根据给定的三种实例,计算不同参数下滑动块体的位移。结果表明：块体交界面的倾角对临界地震加速度系数和块体滑动位移有显著的影响,当块体交界面倾角为正时,滑体越大,则临界地震加速度系数越小;当块体交界面的倾角为负时,滑体越小,则临界地震加速度系数越小;当块体交界面的倾角相等、持时相同时,滑块越大,位移越小。研究结果可为相关边坡的抗震设计及地震滑坡位移计算提供新的参考。     

地震作用下框架结构考虑累积损伤的算法及应用

将框架结构等效为剪切型模型,采用三线型刚度退化模型,考虑累积损伤效应对结构刚度产生的影响进行结构时程分析,并利用改进的Park-Ang损伤模型计算得到结构的损伤情况。表明结构的第一层损伤最为严重;地震序列不同,引起结构的损伤值也不相同。建议在结构设计的第二个阶段,考虑材料的累积损伤和地震能量吸收与耗散,更能体现出结构的最不利反应状态,有利于制定合理的结构抗震措施。     

水平循环荷载作用下海上风电桩累积变形研究综述

综述了水平循环荷载作用下海上风力发电桩基础累积变形的特征及现状,总结了国内外针对海上桩基累积变形的三种常用试验方法:基于p-y曲线的修正法、基于试验的经验拟合法与数值分析方法,并且分析了各类方法的优势与值得商榷的地方,探索实际环境的众多因素对理论的影响,指出该领域的发展趋势是模型统一化、不饱和状态、桩-土等多因素耦合作用下的风电桩累积变形研究,进而利用风电桩的累积变形理论来完善海洋能源工程的设计施工。     

地震作用下黄土边坡动力响应的时频特征分析

地震作用下黄土边坡的动力响应特征与变形失稳机制是具有重要理论与实践意义的课题,但从动力响应频谱特性方面开展的研究还相对较少。以大型振动台模型试验获得的黄土边坡地震动峰值加速度数据为基础,通过分析其变化规律,着重从频谱特性的角度分析,讨论黄土边坡的动力失稳机制。进一步通过对坡面不同高程测点、边坡内部垂直方向以及水平方向上测点的加速度时程进行绝对加速度反应谱分析,从频谱变化角度提出黄土边坡的动力失稳机制。研究表明,黄土边坡在地震动作用下的响应过程可以分为三个阶段：弹性阶段、塑性阶段与破坏阶段;黄土边坡进入破坏阶段时均会伴随反应谱峰值的增幅或者主周期的变化,在弹性阶段反应谱加速度峰值增幅与输入地震动幅值增幅一致,进入塑性阶段后反应谱峰值增幅比输入地震动幅值增幅小;研究提出将反应谱首峰的凸显情况作为坡体破坏程度的判断依据之一。     

亚洲中东部岩石圈网状塑性流动控制下的多层应变速率场

根据“网状塑性流动”大陆动力学模型,岩石圈的变形方式由浅层脆性向深层延性的转变以及岩石圈下层网状塑性流动的控制作用,导致板块内部的多层构造变形。GPS方法或断层错动反演方法所测定的只是浅表地壳。多震层的应变速率可用“地震复发间隔法”,根据先后两次地震的复发间隔和后发地震的发震概率予以估计。基于岩石圈下层塑性流动网络共轭角与挤压变形之间的关系,可运用“共轭角法”估计该层的应变,并结合对于变形时间的估计,进一步推算网络的特征应变速率。文中给出了亚洲中东部地区岩石圈下层特征应变速率的等值线图,其数量级为10-15～10-14/s。控制多震层地震活动的主要是塑性流动网带,其应变速率大于网络的特征应变速率,除此以外,多震层的应变速率还受到驱动边界的直接作用、塑性流动波和上下层之间非连续分布软弱层的影响。根据青藏高原至华北平原11个潜在震源区所在地段多震层应变速率与岩石圈下层特征应变速率的对比分析,除临汾盆地1处偏差较大外,其余10处两者间表现出显著的线性相关,其比值β平均为1.75,分布范围为1.25～2.25。文中建议在进行中长期地震预测时,可根据岩石圈下层特征应变速率等值线图,结合比值β的引入,粗略地估计各潜在震源