建筑物震陷预测新方法研究

利用人工神经网络的基本原理，本文修正了经典BP型神经网络的激励函数，并对学习率和训练样本进行了动态调整等多方面改进。根据70个多层建筑震陷的实测资料，在分析了建筑物震陷的影响因素基础上，提取了9个指标；采用改进后的BP算法，建立了多指标的建筑物震陷预测模型。研究结果表明，改进的BP网络性能良好，所建立的模型预测精度高，具有一定的工程实用价值；神经网络法是一种有效可行的预测新方法，人工神经网络技术具有广泛的应用前景。     

黄土路基震陷系数预测的模糊神经网络方法

以郑（州）-西（安）高速铁路为例,采集黄土样品,进行室内土工试验及动三轴震陷实验,以影响震陷系数主要因素为基础,建立了高速铁路黄土路基震陷系数的模糊神经网络模型,通过对样本的训练和预测,表明该模型预测的结果与动三轴试验震陷结果比较接近,是一种比较理想的预测方法。     

渗透系数对砂土液化震陷影响的数值研究

饱和砂土在地震荷载的作用下往往会产生液化变形,包括竖向震陷和侧向扩展。砂土由于液化的作用,其渗透系数会发生改变,而目前描述砂土液化变形的本构模型均采用常量渗透系数,这是造成自由场地的震陷数值模拟结果低于试验观测值的重要原因之一。利用开源有限元平台Open Sees对饱和砂土的自由场地震陷进行模拟分析,对比离心机模型试验,分析了渗透系数对饱和砂土液化震陷的影响。为进一步提高数值模拟的准确性,采用了适合于动力分析及液化模拟的边界面模型。与固定渗透系数模型相比,最终提出的变渗透系数模型允许液化状态的渗透系数升高为初始值的数倍,该模型模拟结果较好,可以作为从渗透模型角度提高数值模拟精度的近似考虑。通过一系列的模拟和分析发现,采用合理的变渗透系数模型,可在一定程度上提高砂土自由场地地震液化震陷的数值模拟精度。     

宝鸡市渭北台塬马兰黄土震陷特性研究

以宝鸡市地震小区划为依托,选取渭北典型黄土台塬场地,采集大量不同深度（1m、3m、5m）原状马兰黄土样品进行动三轴震陷试验,研究不同深度黄土震陷变化规律。建立了震陷曲线数学模型,分析表明,震陷基本参数起始动应力受含水量影响最显著,随含水量增加而减小,临界动应力与极限动应力受含水量影响不明显,但含水量大于塑限后随含水量增加而减小。震陷基本参数与孔隙比呈负相关关系,存在一特征孔隙比,当大于该特征孔隙比后,震陷临界动应力和极限动应力随孔隙比增大而迅速减小。提出一种表征震陷敏感性的指标¬—震陷敏感性系数Sc,反映震陷发生难易程度,其随含水量的增加而增大,随孔隙比的增加而增大。     

不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究

对原状黄土进行动三轴试验,探讨了黄土的动强度和震陷随含水量的变化规律。试验结果表明,塑限含水量可作为黄土动强度和震陷的界限含水量,小于塑限的含水量变化对震陷临界动应力和动粘聚力的影响非常显著,大于塑限的含水量变化对其影响微弱,而动摩擦角不受含水量的影响。通过对震陷曲线的定量分析,说明有必要对黄土的震陷性进行分类。     

建筑场地地震液化危害评价及地基处理

本文分析了地基失稳,计算震陷值及差异震陷等地基失效形式和液化土层的隔震作用,研究了液化指数、地基失效、液化土层隔震与多层房屋震害的关系,根据液化土的双重作用原理划分了液化危害等级,并提出了建筑场地地震液化危害评价方法和按小震不坏,中震可修,大震不倒的抗液化处理原则。     

黄土震陷性深度特征的试验研究

黄土震陷是地震发生时黄土地区发生的一种灾害。以典型马兰黄土（Q3）作为研究对象,对5组不同深度的原状黄土试样进行室内动三轴震陷试验,研究了该场地黄土震陷性随深度的变化特征。研究结果表明,（1）在天然含水率或是增湿、减湿情况下,黄土震陷深度曲线随动应力的增加均经历了一个从平稳、快速、再收敛至最大震陷深度的发展过程;（2）黄土震陷深度曲线的发展阶段动应力区间不尽相同,随着含水率的增加,黄土震陷快速发展期的动应力区间在变窄,最小动应力值变小,含水率20%条件下比5%最小动应力值可降低30%;（3）典型马兰黄土存在一个最大震陷深度,其最大震陷深度不受动应力、含水率影响,含水率仅能够降低达到最大震陷深度时最小动应力,加速黄土震陷深度的发展进程。在动应力不断增加的情况下,最终的黄土震陷深度曲线收敛于最大震陷深度,本次实验黄土场地的最大震陷深度约为15.5 m。     

厦门淤泥土震陷估算研究

地震荷载作用下软土的变形特性及震陷最的估算问题，时目前国内外十分关注的课题。本文在对厦门石湖山和YunDang港地区淤泥土进行动强度和变形特性研究的基础上，对淤泥土的震陷量估计问题作了简化计算的探讨。我们在前人工作的基础上，对缺乏地震记录资料和经济条件不允许的地区和工程项目，利用类似H.B.Seed简化计算计算动剪应力的方法，结合地震荷载作用下变形特性规律和试验参数，提出了预估软土震陷量的简化计算方法。研究结果表明，这种简化计算法与谢君斐、石兆吉等专家提出的“软化模型法”的计算结果很接近，这对工程地质工作者如何能经济而又简便地预估地震可能引起的危害，将起一定地积极作用。     

陕西富平黄土震陷特性及震陷小区划

典型黄土由于其特殊的大孔隙架空结构特征,在强震作用下具有强烈的震陷性。陕西富平县地处渭河盆地和鄂尔多斯地台的连接带,区内地震构造背景复杂,黄土分布广泛,黄土场地的震陷危险性较高。文章以富平县城市总体规划建设用地和富阎新区规划范围为研究区,通过资料收集、野外调研、室内试验和理论分析等方法,确定研究区的地震工程地质条件,采用地震危险性概率分析方法确定研究区不同超越概率水平的地震动参数,基于大量黄土动三轴试验确定区内不同地貌单元及不同地层黄土的震陷特性。在此基础上,对富平县强震作用下黄土场地的震陷进行评价,50年超越概率10%条件下,研究区内轻微、中等震陷区分布于浮塬和渭河二级阶地。50年超越概率2%条件下,研究区内轻微及中等黄土震陷区主要分布在石川河三—四级阶地、浮塬和渭河二级阶地。严重震陷区主要分布在渭河二级阶地、石川河三—四级阶地和浮塬。根据震陷等级给出了研究区50年超越概率10%和2%水平下的黄土震陷小区划。研究结果可为富平县的防震减灾工作提供科学依据。     

粉煤灰与动载耦合作用下黄土震陷试验研究

为了探讨粉煤灰与动载耦合作用下黄土的震陷问题,找出粉煤灰改良黄土的最佳配比,通过动三轴震陷试验,定性分析了黄土在不同粉煤灰掺量下的震陷特性。研究了粉煤灰掺量对黄土震陷性的定量影响规律,建立了黄土的震陷曲线方程,得到了粉煤灰掺量与残余应变的定量关系。研究结果表明:(1)粉煤灰掺量增加、动载作用均会引起黄土震陷性发生改变,即随着粉煤灰掺量的增大,土的残余应变逐渐减小,动应力幅值逐渐增大;(2)当动应力幅值相同时,残余应变随动载振次的增多而增大,其增长速率随动载振次的增多而减小,粉煤灰掺量越大,残余应变随动载振次的增长越缓慢;(3)在不同动载振次下,黄土的震陷临界动应力曲线随粉煤灰掺量的增加均经历了一个从平稳、快速、再收敛至最大震陷临界动应力的发展过程;(4)震陷试验得到的最佳粉煤灰掺量为20%。     

软土地基上建筑物沉降的三维数值模拟分析

受场地地质条件的限制,很多建筑物采用高压缩性的软土作为天然地基,软土地基的不均匀沉降会威胁到结构的安全。不均匀沉降受上部荷载、结构刚度以及土层的不均匀性等因素的影响,传统的分层总和法不能全面地考虑这些因素。因此需要一种更为有效的分析方法来预测建筑物的沉降情况。采用结构、基础与地基共同作用的分析方法,对一栋倾斜的砖混建筑物进行三维数值模拟分析。通过与实际观测结果相比较,证明该方法能很好地分析建筑物的不均匀沉降情况。     

板式基础托换法沉降规律的试验研究

板式基础托换法是利用拟建地下室的部分顶板和底板交替支撑既有建筑物完成开挖土方和施工地下室的方法。托换过程引起地基的不均匀沉降会在上部结构中产生附加内力,从而影响到结构的安全。为了研究板式基础托换法沉降规律,将托换过程分为顶板托换、托换顶板四周的土方开挖、接长坑内立柱、底板托换、托换顶板下方土体开挖等5个工况,进行1:10模型试验,用百分表测量立杆底部位置各工况沉降的变化值并计算出沉降差。从试验的结果可以看出,顶板托换、顶板四周的土方开挖和立柱接长3工况出现了中间大、四周小的“盆式”沉降;而底板托换和顶板下方土体开挖工况出现了中间小、四周大沉降规律。最大不均匀沉降出现在立柱接长工况,底板托换工况之后沉降差减少。因此,立柱接长工况成为引起上部结构最大附加内力的最不利工况。     

桩基础托换开发地下空间不均匀沉降的数值分析

桩基础托换法开发既有建筑物地下空间的施工过程可分为桩基托换前、托换后和土方开挖至设计标高3个工况。施工过程会使既有建筑物地基产生二次沉降变形,由此产生的附加内力会影响到上部结构的安全。为了研究一个3层框架结构建筑物增加一层地下室桩基础托换过程的地基沉降规律,建立了3个工况的ANSYS三维有限元模型,并进行数值分析。通过定义路径的方法,可以得到3个工况的沉降曲线和柱脚处地基的沉降差。从沉降分析的结果可以看出：桩基托换前,地基总的沉降趋势是中间部位柱脚大于周边部位柱脚的“盆式沉降”;桩基础托换后,柱脚处的沉降差进一步增大;土方开挖后,由于下层土被“卸载”,中间部位柱脚处的地基明显回弹,使得中间部位柱脚与周边部位柱脚的沉降差出现了减少的趋势。最大的沉降差出现在桩基托换后土方开挖前,此时由沉降差引起的上部结构的附加弯距可以通过ANSYS有限元分析求出。     

Piled Raft Design Strategies for High Rise Buildings

Piled rafts have been widely adopted as an effective foundation for designing high-rise buildings because of their efficiency in controlling the total and differential settlements and improving bearing capacity. In many cases the piled rafts settlements are likely to be large, which leads to an increase of the pile length and/or number of piles required to reduce the settlements. However, this increase does not satisfy the design requirements or an economical design. The majority of piled raft foundations has been designed with a uniform pile length and configuration. This paper describes the process of optimizing the design of a piled raft foundation for a high rise building in the Mazandaran province in Iran by considering an economical design methodology in which piles are placed more densely beneath the maximum load positions when the piled raft is subjected to non-uniform loads. By using the ELPLA software in the analysis process, the validity of the software is examined through the results of a report prepared on behalf of Technical Committee TC18 on piled foundations. The study shows that the pile arrangement method can help to considerably reduce the total and differential settlements with similar total pile length as well as the induced bending moments and shear forces of the raft. This study can help practicing engineers to choose pile and raft parameters with the pile arrangement method to produce an economical design.     

基于三维数值模拟的深基坑隔断墙优化设计

作为一种保护邻近建筑物的措施,隔断墙已经开始在深基坑工程中应用,但目前对其有关参数的设计还缺乏理论指导。以某软土地区深大基坑实例为背景,利用有限元分析软件ABAQUS,建立三维有限元分析模型,土体采用修正剑桥模型,模拟开挖实际工况,深入分析了隔断墙各设计参数对保护基坑邻近建筑物效果的影响,邻近建筑物沉降计算值和实测值验证了隔断墙参数优化分析结果的合理性。研究结果表明：地表位移、建筑物的横向角变量和围护墙最大位移随着隔断墙深度的增加而逐渐减小,但建筑物横向角变量的减小幅度趋缓,隔断墙存在一合理深度;随着隔断墙的位置逐渐从基坑侧壁向邻近建筑物移动,隔断墙外侧地表横向和纵向沉降以及纵向不均匀沉降均减小,建筑物的横向角变量也明显减小。理论上,隔断墙越靠近邻近建筑物,保护建筑物的效果越好;隔断墙的平面设置范围对于邻近建筑的保护效果也有着明显的影响,一般情况下可以取邻近建筑物的范围作为隔墙的合理设置范围;隔断墙刚度对地表位移和建筑物角变量影响不大,实际工程中宜取中等刚度的隔断墙。     

锚杆静压桩技术在既有建筑物增设地下空间中的应用

运用锚杆静压桩技术在既有建筑物中增设地下空间是可行的,一方面可利用既有建筑物的自重荷载作为压桩的反力,另一方面将压好的桩作为临时托换构件支撑的既有建筑物,建筑物下方的土体才可以开挖。对于黏性土,采用逐根压桩的方案,把所有桩压至设计标高后,待超孔隙水压力消散,才开挖承台下的土体。对于砂性土,可以边开挖土方边压桩,通过控制压桩和挖土速度,很好地控制建筑物的沉降。桩身四周的土体开挖后,其稳定性按照自由长度较大的高承台桩的模型进行分析。锚杆静压桩的压桩阻力是根据土层动力触探的指标确定的,锚杆静压桩的数量根据使用阶段、施工阶段的荷载以及桩身自由段的屈曲稳定性综合确定。按照新旧混凝土界面初始滑移承载力,进行承台的抗冲剪设计是有足够的安全储备的,此时冲剪承载力由几个斜向混凝土柱承担,而承台的下部受拉。锚杆静压桩之间的沉降差会在上部结构中产生附加内力,影响到结构安全。沉降差的计算采用分层总和法,计算时应考虑桩身的重力荷载、桩顶集中荷载等产生的附加应力以及土体开挖附加应力的减少。     

注浆法加固剥山填海地基

分析了剥山填海地基上建筑物产生严重不均匀沉降的原因,介绍了采用注浆法对其进行处理的设计与施工。     

Field-observed phenomena of seismic liquefaction and subsidence during the 2008 Wenchuan earthquake in China

In the 2008 Wenchuan earthquake in Sichuan Province, a large number of buildings, water conservancy facilities, and transportation facilities were severely damaged. The damage caused by liquefaction and earthquake-induced soil subsidence was widely distributed, diverse, and extensive. Typical liquefaction and earthquake-induced subsidence damage for this region has been described by investigations of soils and foundations in the earthquake-stricken area. Factors that influenced the liquefaction of soils in Dujiangyan County were analyzed, accounting for regional geological conditions. The results identify several factors that may affect the process of liquefaction and general damage to buildings, roads, levees, and dams. Such factors could serve as the basis for further research into mitigating the damage caused by earthquake-induced liquefaction and subsidence. The importance of detailed ground reconnaissance and the implementation of reasonable and effective measures to improve soft soil are proposed for earthquake hazard reduction in similar areas.     

A numerical model for foundation settlements due to deformation accumulation in granular soils under repeated small amplitude dynamic loading

Repeated small amplitude dynamic loading of the soil in the vicinity of buildings, as arising from traffic or construction activities, may cause differential foundation settlements and structural damage. In this paper, a numerical model for soils under repeated dynamic loading is formulated. It is assumed that the dynamic part of the loading is small with respect to the static part, reflecting the stress conditions in the soil underneath buildings. As the plastic deformation in the soil is only observed after a considerable amount of dynamic loading cycles, only the accumulation of the average plastic deformation is considered. The model accounts for the dependency of the deformation on the stress conditions and the dynamic loading amplitude. The accumulation model is implemented in a finite element framework, using a consistent tangent approach in combination with a backward Euler integration scheme. A triaxial test is considered in a first numerical example. The available analytical solution for this problem allows to validate the numerical implementation. Second, the differential settlement of a two‐storey building founded on loose sandy soil under repeated vehicle passages is considered. The differential foundation settlement causes the stresses to increase at the bottom of the wall, which may result in damage. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

土石坝地震永久变形参数反演方法研究

提出了一种基于径向基网络的土石坝永久变形参数反演分析模型。该模型充分利用了径向基神经网络的非线性映射能力,只需要进行少量的样本设计,即可反演坝体永久变形参数,可以解决土石坝动力参数反演计算耗时长的问题。同时在对永久变形参数进行灵敏度分析的基础上,建立考虑参数灵敏度的网络训练目标函数,进一步提高了反演精度。将所建立的模型用于紫平铺面板堆石坝地震永久变形参数反演,采用三维有限元法进行静动力分析,并采用改进的沈珠江模型计算坝体地震永久变形。结果表明,反演参数计算的大坝地震永久变形和坝体实测永久变形数值接近,趋势一致,因而所建立的模型能够有效地反演坝体地震永久变形参数,为土石坝的动力参数反演提供了一种简便、有效的方法。