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。     

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。     

考虑地震动特性的饱和砂土震陷计算方法

为探究地震动特性对砂土震陷的影响,提出合理的震陷评价方法,本文利用开源有限元平台Open Sees对饱和砂土自由场地震陷进行数值模拟,研究了地震动维度和方向角对砂土震陷的影响,以震陷比为评价指标,分析了水平单向荷载简化二维荷载的合理性,并对震陷和震陷比与地震动强度参数进行相关性研究,提出了考虑地震动特性的饱和砂土震陷计算方法。结果表明:饱和砂土在地震动水平双向荷载作用下的孔压和震陷均大于单向加载结果,但小于两个单向荷载分别施加产生的结果之和,也小于任一单向加载下结果的2倍;地震动方向对震陷比影响显著,且不同地震动得到的最大震陷比对应的方向角存在差异,表明采用某一确定方向的一维荷载简化分析二维荷载的方法并不合理;震陷量与地震动强度参数Sa(0.6 s)和VSI相关性较好,以VSI为参数提出的预估公式可快速计算震陷量;砂土相对密度越大,计算结果越准确。     

基于OpenSees的地震动对软土震陷影响研究

软土具有高灵敏度、低强度等特性,在地震过程中极易产生震陷。基于OpenSees数值模拟方法对软土场地的震陷反应进行非线性动力有限元分析,通过改变地震动峰值加速度、频谱特性、输入方式来研究其对软土震陷的影响。结果表明,地震动峰值加速度对地基土的不均匀震陷有显著影响,地震动峰值加速度越大,震陷量显著增大,震陷影响深度更大,对水平地表造成的破坏范围也更大;地震动频谱特性对软土震陷有重要影响,当地震动卓越频率与场地自振频率相近时,其幅值越大,产生的震陷越严重;水平、竖向同时输入地震动的方式能更好地反映土体的振动及震陷响应。该研究成果对探索软土震陷的机理有一定的指导意义。     

基于三轴试验的软土震陷简化计算方法研究

本文通过对天津滨海新区典型软土的静、动力学试验,分析了软土残余应变的变化规律,提出了结合地区震陷经验系数的软土震陷简化计算方法,并利用1976年唐山7.8级地震中天津塘沽地区软土震陷观测资料对计算方法进行了验证。结果表明,本方法用于估算自由地表震陷量是可行的,对中小工程中软土震陷量的估算具有一定的参考价值。     

软土震陷判别方法分析及工程应用

对地基震陷震害及其影响因素进行了简单总结,整理分析了软土震陷的有关规范;结合工程实际钻孔对比讨论了软土震陷不同规范方法的优劣,提出了基于"两台阶的缩小范围量化"的软土震陷判别方法并进行了验证及工程应用。     

昆明盆地泥炭质土动力学参数统计研究

泥炭质土在昆明盆地分布广泛,由于其工程性质差,因此其土动力学性质受到许多学者的重视。首先收集近年来昆明盆地内埋深为0~100 m的62个取样点,128组泥炭质土样的动三轴实验数据进行统计分析,得到了泥炭质土的不同剪应变下的动剪切模量比和阻尼比的统计值;然后讨论土动力学参数随埋深的变化特征,并与《工程场地地震安全性工作规范》给出的黏土值、粉质黏土值、淤泥质黏土值进行了对比;最后在昆明盆地内挑选了2个典型钻孔模型,分别输入统计值、实测值、规范黏土值、粉质黏土值、淤泥质黏土值,进行一维土层反应分析计算。结果表明:规范给出的黏土值、粉质黏土值、淤泥质黏土值与泥炭质土实测值得到的结果差异较大,泥炭质土统计值与实测值得到的结果差异较小。当现场工作取样困难,得不到可供试验的原状样时,可考虑选择使用本文的泥炭质土统计值。     

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.     

液化危害性分析

本文目的是提出液化危害性分析的定量方法。基于宏观液化震害资料文中指出,砂土地震液化造成的主要破坏形式是建筑物的不均匀沉降。文中并指出,引起砂土壤震陷的原因有三个:土壤软化、再固结变形和土层坍陷。其中最主要的是软化性震陷。文中介绍了一系列土壤震陷试验研究结果和相应的经验关系式。文中基于“软化模型”概念编写了分析震陷的专用程序,计算了33个液化实例,计算结果与观测震陷值颇为一致。文中提出了按计算震陷值划分液化危害程度的方法,并研究了输入地震、基底压力,建筑物高度和非液化土层等对液化震陷的影响。     

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。     

地基隔震减震机理研究

分析了地基隔震减震的机理,包括层状土体界面对地震波的反射、土体非均匀性引起的散射、地基土层的粘滞耗能、塑性变形耗能、土颗粒的摩擦耗能、液化土层对地震波的滤波和吸收,并归纳了砂垫层等可以作为地基隔震减震层的材料。     

桩基础在分层弹性地基场地土扭转波作用下的扭转地震反应分析

本文对分层弹性地基中单桩基础通过特征分析，建立了合理的力学模型，按分层弹性地基土模型对桩进行扭转振动分析，给出了桩基础扭转自振特性及在扭转地震载荷与扭转振动载荷作用下的强迫反应解析解，文中的解析公式为分层弹性地基中的桩基础扭转地震反应分析提供了一种新的解析方法。     

桩基础在无限层地基中的轴向地震反应分析

本文对无限层弹性地基中单桩基础通过特性分析建立了合理的软科学模型，按分层弹性地基土模型对桩进行动力分析，给出了桩基础轴向自振特性及在竖向地震载荷与动力载荷作用了强迫反应的解析解，文中的解析公式为无限层弹性地基中的单桩基础轴向地震反应分析提供了一种新的解析方法。     

土遗址文物震害防御及抗震加固对策

概述了土遗址文物的主要病害如风蚀病害、表面风化、雨蚀病害、裂缝或坍塌、基础掏蚀、生物破坏以及人类社会经济活动所产生的不良影响等的特征及成因机制;阐明了建立土遗址文物防灾减灾综合体系的重要性,提出了灾前防御、震时应急和灾后恢复的对策;针对土遗址的特殊性提出了抗震防护加固的原则,分析了其特点,针对不同病害特征的土遗址分别提出了抗震加固方案.为土遗址文物的科学保护和综合防御地震灾害提供了理论基础和工程实践指导.     

Seismic fragilities of non-ductile reinforced concrete frames with consideration of soil structure interaction

Seismic fragilities of buildings are often developed without consideration of soil-structure interaction (SSI), where base of the building is assumed to be fixed. This study highlights effect of SSI and uncertainty in soil properties such as friction angle, cohesion, density, shear modulus and Poisson's ratio and foundation parameters on seismic fragilities of non-ductile reinforced concrete frames resting in dense silty sand. Three-, five-, and nine-storey three-bay moment resisting reinforced concrete frames resting on isolated shallow foundation are studied and the numerical models for SSI are developed in OpenSees. Three sets of 10 ground motions, with mean spectrum of 100, 500, and 1000 yr return period hazard level (matching EC-8 design spectrum), are used for the nonlinear time history analyses. An optimized Latin Hyper Cube sampling technique is used to draw the sample of soil properties and foundation parameters. The fragilities are developed for the fixed base model and SSI models. However, the fragilities that incorporate the soil parameter and foundation uncertainties are only slightly different from those based solely on the uncertainty in seismic demand from earthquake ground motion, suggesting that fragilities that are developed under the assumption that all soil and foundation parameters at their median (or mean) values are sufficient for the purpose of earthquake damage or loose estimation of structures resting on dense silty sand. But the consideration of the SSI effect has the significant influence on the fragilities compare to the fixed base model. The structural parameter uncertainty and foundation modeling uncertainty are not considered in the study.     

端承桩在分层地基中的横向地震反应分析

本文对分层弹性地基中端承桩基础按Ｗｉｎｋｌｅｒ（温克尔）地基土模型，通过特性分析，建立了合理的力学模型，经过动力分析，给出了端承桩基础横向自由振动特性及在横向动力载荷与地震载荷作用下强迫反应的解析解。文中的解析公式为分层弹性地基中端承桩基础在横向动力载荷与地震载荷作用下的动力反应分析，提供了一种新的解析方法。     

多年冻土区桥梁桩基础地震响应的模型振动试验研究

以青藏铁路高温不稳定多年冻土区"以桥代路"工程——清水河特大桥的桩基础为研究目标,在负温条件下对该桥梁桩基础结构的缩尺模型进行了地震荷载作用的模型振动试验,研究了地震荷载作用下桩-冻土相互作用,分析了结构的地震响应特征,明确了桩体动荷响应对桩周冻土地温和应变的影响规律,最后对地震荷载作用下高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的稳定性作出了评价.     

Effect of dynamic soil–bridge interaction modeling assumptions on the calculated seismic response of integral bridges

In this study, the effect of soil–structure modeling assumptions and simplifications on the seismic analyses results of integral bridges (IBs) is investigated. For this purpose, five structural models of IBs are built in decreasing levels of complexity starting from a nonlinear structural model including close numerical simulation of the behavior of the foundation and backfill soil and gradually simplifying the model to a level where the effect of backfill and foundation soil is totally excluded. Nonlinear time history analyses of the modeled IBs are then conducted using a set of ground motions with various intensities representing small, medium and large intensity earthquakes. The analyses results are then used to assess the effect of modeling complexity level on the calculated seismic response of IBs. The nonlinear soil-bridge interaction modeling assumptions are found to have considerable effects on the calculated seismic response of IBs under medium and large intensity earthquakes.     

强震振动的共振效应与昆明市高层建筑震害

本文根据对昆明的5层楼房和昆明市工人文化宫18层建筑的脉动观测,结合作者对昆明市几种地基土的脉动观测研究,提出了强震的卓越周期昆明地基土和建筑物的固有周期之间与震害的关系,可供有关部门在城市规划建设和编制抗震防灾规划中参考。     

Influence of spiral anchor composite foundation on seismic vulnerability of raw soil structure

A typical single-layer raw soil structure in villages and towns in China is taken as the research object. In the probabilistic seismic demand analysis, the seismic demand model is obtained by the incremental dynamic time history analysis method. The seismic vulnerability analysis is carried out for the raw soil structure of non-foundation, strip foundation, and spiral anchor composite foundation, respectively. The spiral anchor composite foundation can reduce the seismic response and failure state of raw soil structure, and the performance level of the structure is significantly improved. Structural requirements sample data with the same ground motion intensity are analyzed by linear regression statistics. Compared with the probabilistic seismic demand model under various working conditions, the seismic demand increases gradually with the increase of intensity. The seismic vulnerability curve is summarized for comparative analysis. With the gradual deepening of the limit state, the reduction effect of spiral anchor composite foundation on the exceedance probability becomes more and more obvious, which can reduce the probability of structural failure to a certain extent.