考虑剪切变形的框架结构动力分析的动态有限元法

在本文中，作者提出了一种可以考虑梁单元剪切变形和转动惯量影响的框架结构动力分析的动态有限元方法。文中阐述了框架结构有限单元各阶动约束函数的概念，并用它组成结构有限单元各阶动态形函数矩阵。文中还说明了使用递推方法计算结构的各阶动特性以及利用动态有限无法求解框架结构动态响应和动应力的方法。     

考虑抗震墙剪切变形情况下对框架-抗震墙协同工作分析探讨

通过建立框架-抗震墙结构单元模型，采用在楼层处有集中力而在楼层之间有分布力的地震作用模式并考虑抗震墙剪切变形的影响，得到了结构内力和变形之间的公式。根据实例分析可得抗震墙剪切变形对整体结构变形影响很小，因此一般情况下在计算框架-抗震墙结构时忽略剪切变形是合理的；同时发现框架剪切刚度越大，抗震墙剪切变形对框架-抗震墙结构整体变形的影响就越大，反之则越小。     

简单剪切条件下岩石剪切带主应变轴偏转角理论研究

主应变轴偏转是塑性剪切变形的一种结果.同时,主应变轴偏转又会在一定程度上影响变形,从而可能对灾害孕育及发生产生某种影响.因此,正确认识主应变轴偏转角的范围及演变规律对于一些灾害的机理分析及预防可能具有重要的意义.本文在小变形条件下,基于梯度塑性理论的水平剪切带位移公式,并考虑到已有的主应变方向和主应变轴偏转角之间的联系,推导了简单剪切条件下含应变梯度岩石剪切带主应变轴偏转角公式.得到了下列结果,对于左旋剪切带,主应变轴偏转角等于剪切带倾角与45°之差;对于右旋剪切带,主应变轴偏转角等于45°与剪切带倾角之差.基于梯度塑性理论和仿射变换,制作了简单剪切条件下含应变梯度的虚拟剪切带.采用数字图像相关方法对虚拟剪切带主应变轴偏转角进行了测量,获得了虚拟剪切带中心的主应变轴偏转角随虚拟剪切带倾角的演变规律和过虚拟剪切带中心且垂直于虚拟剪切带测线上主应变轴偏转角分布,通过与理论解对比,验证了数字图像相关方法的主应变轴偏转角的正确性.     

不同变形失稳模式下隧道围岩稳定性判据研究的进展

计算机模拟隧道围岩失稳研究的困难在于失稳模型不清楚、失稳判据不明确。本文综合分析了目前国内外应用的隧道稳定性判别方法,总结了不同变形失稳机制下的计算模型及其量化的破坏判据,分析了各种方法的研究进展和存在局限,为围岩稳定性数值模拟提供快速、合理、可操作的判据。     

韧性剪切带及其变形岩石

本文讨论了地壳和上地幔中韧性剪切带及其中的变形岩石。在大多数情况下,韧性剪切带中的变形岩石为糜棱岩,因为经受韧性剪切变形时,岩石的粒度显著减小并发育了强化的叶理(线理)。但是在某些情况下,例如,当隐晶质灰岩及富含长石的岩石经受韧性剪切变形时,剪切带中的变形岩石粒度局部增大或者没有发生明显减小,它们并不是典型的糜棱岩。由于变形环境、变形介质及变形机制的不同,韧性剪切带内岩石变形的产物是不同的     

土体剪切带的模拟与机理分析

采用修正剑桥模型,研究在平面应变条件下正常固结土剪切带的产生机理和剪切带形状的多样性。研究结果表明,剪切带是由材料的不均匀变形引起,并由试样局部应变能释放的冲击作用形成的;试样端部摩擦约束与试样内部初始缺陷都能够引起试样的不均匀变形进而诱发剪切带。分析了不同边界约束条件、初始缺陷设置方式及二者共同作用对剪切带形式的影响,平面应变条件下土体的剪切带有单一型、交叉型和多段型等3种形式,多段剪切带的发展具有先后顺序。     

剪切带尾端张性区构造扩展的模拟实验及其地震危险性分析

本文在总结单一剪切断层尾端张性区张裂扩展特征的基础上,进行了纯剪切和张剪切力学条件下雁列和羽列剪切带尾端张性区构造发展的粘土模拟实验和光弹实验,并作了相应的理论分析,指出羽列和雁列剪切带端部前方扩展受阻是其尾端张性区构造发育完善的必要条件;剪切带作为一个有机的整体,在运动学行为上与单一剪切断层相类似,因而能产生复杂的尾端张性区构造,且羽列和雁列剪切带的尾端张性区是有明显差别的。最后还简要地讨论了剪切带及其尾端张性区内的地震危险性问题。     

低纬度环球剪切带及其与环太平洋带大地震的幕式活动

地球南、北半球总的运动态势很不协调, 其间存在一条运动不协调带. 在地表, 该带由13条以走滑为主的大型断裂带组成, 称之为低纬度环球剪切带(E系). 统计分析Ｅ系和环太平洋带(P系)1900~2003年间M_W≥7.5的时间分布, 发现两者本身和两者之间都存在15~18年的准周期性交替活动. 对这一现象的成因作了初步探讨.     

浅层次脆性变形域中煤层韧性剪切带微观分析

在研究煤层层间剪切与韧性流变的基础上提出浅层次脆性变形域中的煤层韧性剪切带. 煤层韧性剪切带的宏、微观特征不仅有煤层揉流褶皱、煤层糜棱岩带、煤层韧性面理构造等, 而且微观特征还表现为不同的光性组构与煤镜质组各向异性、煤化学结构的变化和有机地球化学成分的改变等. 分析了煤层韧性剪切带的形成机制, 并探讨了其应变环境: 在地壳浅层次脆性变形域中, 煤层受力后容易变形, 煤层不仅产生脆性变形, 而且也产生韧性剪切变形. 在简单剪切应力作用下煤层及其围岩间发生层间滑动或煤层发生韧性流动. 因此, 地壳浅层(< 5 km)能形成众多的煤层韧性剪切带.     

喜马拉雅东构造结东缘碧罗雪山-崇山剪切带北段构造变形特征及构造意义

位于喜马拉雅东构造结东缘的新生代碧罗雪山-崇山剪切带出露各类构造岩,其西侧翼主要为片麻岩带,以条带片麻岩、眼球状糜棱岩化片麻岩和混合片麻岩为特征,东侧翼为糜棱岩化片岩带;基于野外构造-组构几何关系和叠加-改造痕迹,可识别出多期韧性、韧-脆性和脆性构造变形（D1~D4）.第一期变形D1主要发育等斜-紧闭褶皱F1（褶皱轴近N-S走向）和陡立的轴面劈理S1,以及代表地壳物质垂向增厚和侧向减薄的布丁构造;第二期变形D2构造特征为发育大规模韧性走滑剪切面理S2,部分S2面理发生褶皱变形,形成褶皱F2,褶皱轴陡倾伏,褶皱面陡立,近N-S走向,与剪切面理S2近平行,D2构造样式表现为左旋走滑挤压应变（Transpression）特征;D1和D2构造变形均被晚期NW-SE和NE-SW走向的第三期D3构造改造,即走滑剪切带S3和共轭走滑断裂;第四期构造D4以脆性右旋走滑伸展应变（Transtension）为特征,即N-S走向的走滑组分和正断组分同时发生.结合邻区新生代哀牢山-红河剪切带和高黎贡剪切带的构造几何、运动学和年代学数据,分析认为自新生代印度-欧亚汇聚-碰撞以来,环喜马拉雅东构造结及东缘地区的陆内构造变形经历了地壳增厚（D1）、左旋走滑挤压（韧性域D2和韧-脆性域D3）和右旋走滑伸展（D4）多期构造变形和变形体制的转换.     

极端冰雪条件下的顺层岩质边坡滑移稳定性分析

推导了典型岩石边坡在极端冰雪条件下的滑移稳定系数的表达式;通过计算分析,揭示了岩石边坡滑移稳定系数随裂隙内水深、坡高、坡角、滑面倾角等因素变化的规律及与冻深的关系,并绘制岩石边坡滑移稳定系数与边坡几何要素之间的关系图。研究表明,当考虑极端冰雪灾害影响时,岩石边坡滑移稳定系数发生较为明显的变化：随裂隙饱水程度、坡面角、主滑面倾角的增加而降低,随主滑面抗剪强度的减小而降低;裂隙饱水程度越高、坡体高度越低、坡面角越小、主滑面倾角越大的边坡的滑移稳定系数,对裂隙冰冻胀力的反应越敏感。     

小应变硬化土模型参数的确定与敏感性分析

地下工程施工引起的土体扰动区可分为剧烈扰动区、扰动区、微扰动区和未扰动区。为全面反映土体在扰动下的应力路径和力学响应,必须考虑全应变范围的土体特性,尤其是小应变范围内的力学响应,因此对小应变硬化土本构模型关键参数(初始剪切模量和剪应变阀值)的确定方法进行介绍。开展上海典型软土的三轴固结排水剪切试验和固结试验研究,给出确定上海软土小应变硬化土模型(HSSmall)参数的方法,建议采用原位测试的方法确定土体的初始弹性模量。基于土单元数值模拟进行初始弹性模量和剪应变阀值的参数敏感性分析。随着初始弹性模量的增大,初始压缩曲线与卸载-再压缩曲线的斜率均增大。由于对应的回弹模量不变,初始弹性模量与回弹模量的差值增大,应变与偏应力试验曲线的回滞环宽度也随之增大。随着剪应变阀值的增大,初始压缩曲线和再压缩曲线的近似直线段增长,在同样剪应力情况下,土体的应变值减小,土体保持初始弹性模量刚度的区间增大。     

钢筋混凝土异形柱框架结构侧向刚度分析

根据试验研究、有限元分析和理论分析结果，提出按壁式框架计算截面高厚比较大的异形柱框架结构的侧向刚度，并考虑了梁、柱剪切变形的影响，分别给出了理论计算公式和D值法公式。对填充墙异形柱框架的侧向刚度，可采用框架侧向刚度与填充墙侧向刚度相叠加的方法。     

考虑应变软化的边坡稳定分析

在密砂、坚硬黏土及原状土的强度试验中,土试样常表现为应变软化,随着应变的增加其抗剪强度降低,并且发生渐进破坏。应用传统的极限平衡法,采用峰值强度作为计算参数进行稳定分析验算时,通常忽略土材料的渐进破坏过程,这可能会对边坡稳定评价带来不利影响。基于有限元极限平衡法,提出考虑应变软化的边坡稳定分析方法,并通过算例分析证明该方法的合理性。     

盾构施工对不同刚度桩体影响的数值分析

针对苏州轻轨一号线盾构隧道的施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构施工对不同刚度桩体的影响。计算结果表明：当盾构施工时,不同刚度桩体均偏向隧道移动,在隧道轴线处的横向位移均为最大。桩身横向位移最大值、竖向位移随桩体刚度增大而变小,桩身轴力、弯矩则随桩体刚度增大而逐渐增大,桩身最大负弯矩均出现在隧道轴线位置处。在盾构正下方穿越单桩过程中,桩身沿隧道轴向位移近似为一条直线。当桩体弹性模量为0.5 GPa时,柱顶和桩底处竖向位移相差较大;当桩体弹性模量大于0.5 GPa时,桩身竖向位移急剧增大。桩身轴力沿桩身两端大、中间小。桩身弯矩随桩体弹性模量增大而明显增大。     

Static and dynamic stability analysis using 3D-DDA with incision body scheme

Discontinuous deformation analysis （DDA） provides a powerful numerical tool for the analysis of discontinuous media. This method has been widely applied to the 2D analysis of discontinuous deformation. However, it is hindered from analyzing 3D rock engineering problems mainly due to the lack of reliable 3D contact detection algorithms for polyhedra. Contact detection is a key in 3-D DDA analysis. The limitations and advantages of existing contact detection schemes are discussed in this paper, and a new approach, called the incision body （IB）, is proposed, taking into account the advantages of the existing methods. A computer code 3DIB, which uses the IB scheme as a 3D contact detection algorithm, was programmed with Visual C^＋＋. Static and dynamic stability analysis for three realistic engineering problems has been carried out. Furthermore, the focus is on studying the stability of a gravity dam on jointed rock foundation and dynamic stability of a fractured gravity dam subject to earthquake shaking. The simulation results show that the program 3DIB and incision body scheme are capable of detecting 3D block contacts correctly and hence simulating the open-close and slide process of jointed block masses. In addition, the code 3DIB could provide an effective tool for evaluating the safety of 3D dam structures, which is quite important for engineering problems.     

Stability and permanent displacements analysis of wasteland during earthquakes

IntroductionStability of municipal solid waste (MSW) was not a major concern early because waste instability was considered as an operational problem that can be remedied by replacing the waste in its original position. However, with the introduction of liners and leachate collection and removal systems (LCRS), the integrity of the liner and LCRS may be concerned. Instability or displacement of a wasteland may result in failure of above system and contamination of groundwater or surface wa…     

基于区间方法的岩质边坡稳定性非概率可靠性分析

在综合分析岩土参数区间性的基础上,通过引入区间分析方法和非概率可靠性思想,建立岩质边坡稳定的非概率可靠性模型,并针对区间运算结果扩张问题,引入区间截断法和区间优化法,对边坡非概率可靠性指标进行较为精确的求解。然后,以湖北某岩质高边坡为实例,进一步探讨了岩体参数变异性对岩质边坡稳定的非概率可靠性指标的影响规律。     

硐室围岩应力场对地倾斜观测影响的模拟分析

在地震台观测仪器所在的地下硐室形成初期,由于硐室围岩为满足周壁法向应力为零的边界条件,底板会出现底鼓现象,其为一个缓慢过程,会严重影响地倾斜观测的长趋势变化,给地震监测工作带来误判。通过对硐室在地应力作用下的数值模拟,给出其围岩应力场分布特征,获取底板模型各网格点Z方向上的形变值,并将其换算为地倾斜数据。结果揭示,对地震观测仪水平摆产生影响的是硐底最大主应力场的变化;根据仪器在硐底的不同位置,会伴随不同程度的拉应力场变化,这种拉应力在竖直方向上不规则的梯度变化,导致硐底产生地表隆起现象,造成硐室内部地倾斜发生变化,其对地倾斜观测的影响范围在17.46~8 177.02/10~(-3″)。该结果有利于给新建硐室提供底板支护要求与依据,从而更好地服务于我国的防震减灾事业。