波浪作用下可液化海床最大液化深度

较大的风浪会使海床发生液化,波浪引起的海床液化问题是海岸及近海工程必须考虑的关键问题之一.基于Biot固结理论,同时考虑了振荡孔隙水压力和残余孔隙水压力的液化准则,作者推出了波浪作用下可液化海床最大液化深度的解析表达式.同时分别采用解析表达式和FLAC数值模拟求解了相应的例子,两者得出的液化深度均和例子的基本相等.且从FLAC的结果可看出,加载波浪力时孔隙水压力开始累积,土体有效应力逐渐下降,当有效应力降到零时,海床土层液化,海床土颗粒重组后下沉压实,之后残余孔隙水压力开始消散,土层有效应力逐渐恢复.最后还就不同波高、波长和水深进行了解析解和数值解的对比,两者得出的结果比较吻合,并能较好地反映海床液化深度变化规律.     

分层土-基础-高层框架结构相互作用体系振动台模型试验研究

本文设计实现了分层土－基础－高层框架结构相互作用体系的振动台模型试验，再现了地震动激励下上部结构和基础的震害现象和砂质粉土的液化现象。通过试验，研究了相互作用体系地震动反应的主要规律：由于动力相互作用的影响，软土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构－地基相互作用的结构频率，而阻尼比则大于结构材料阻尼比；体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同，基础处存在平动和转动。土层传递振动的放大或减振作用与土层性质、激励大小等因素有关，砂土层一般起放大作用，砂质粉土层一般起减振隔振作用；由于土体的隔震作用，上部结构接受的振动能量较小，各层反应均较小。上部结构顶层加速度反应组成取决于基础转动刚度、平动刚度和上部结构刚度的相对大小。     

人工岛的地震反应分析

本文研究了具有桩基础的人工岛模型即土－桩－结构体系在地震作用下的动力反应，采用有限元分析的方法，计入不同土层深度对桩的作用，反映土层对整个结构的作用的影响，同时与模型实验的结果进行了对比。     

SEISMIC RESPONSE ANALYSIS FOR ARTIFICIAL ISLAND

本文研究了具有桩基础的人工岛模型即土－桩－结构体系在地震作用下的动力反应。采用有限元分析的方法，计入不同土层深度对桩的作用，反映土层对整个结构的作用的影响，同时与模型实验的结果进行了对比。     

波浪作用下湖泊底泥的输沙试验研究

湖泊底泥的运动过程产生内源污染,加剧湖泊生态环境的恶化.研究湖泊底泥在波浪作用下的输沙规律,可为研究湖泊的水质变化成因及生态环境治理提供参考依据.利用大型波浪水槽,在波浪作用条件下对太湖、龙感湖、巢湖的底泥进行了起动和输沙试验,对多组波浪水文条件下湖泊底泥的输沙试验结果进行分析,详细地阐述了太湖、龙感湖、巢湖底泥在波浪作用下的输沙变化规律.分析整理试验数据,得出输沙率变化公式,为3个湖泊的水质变化成因分析及生态环境治理提供参考依据.     

不同土质中观测土层应力的效果实验及应用

前言土层是由固相、液相、气相等物质组合而成的不均匀的复杂体。其土层本身又是由岩石演变而来。由于岩石结晶、成分组合、风化程度的不同,以及所处环境条件差异,从而形成了不同的土质层,如:沙土、粘土、亚沙土或其混合层等。土层应力测量应选取那种土层效果较好的地段,为此,我们对不同的土质与成层特征进行了观测效果实验。实验结果表明:坚实的原生土层,湿度小的土层,可取得土层应力测量的较好效果。     

饱和弱化与液化土层的水平极限抗力

通过给饱和砂土层施加反压,模拟地震荷载作用下具有残余孔压的饱和弱化、液化土层。选择粉质细砂与细砂,进行了18组水平荷载作用下桩与饱和弱化、液化土层相互作用的模型试验,研究了饱和弱化、液化土层水平极限抗力随土层残余孔压增加的变化规律。结果表明,随土层中残余孔压增加,水平极限抗力逐渐降低,土层液化后的水平极限抗力大约降低80%~90%。通过定义饱和弱化、液化土层的强度,定量分析了饱和弱化、液化砂土的强度参数与水平极限抗力之间关系。又通过引入土层的残余孔压比折减系数,建立了确定饱和弱化、液化土层等效强度的关系式,进而提出了一种按等效强度确定饱和弱化、液化土层水平极限抗力的方法。     

土动力参数的测试误差与孔压影响研究

地震作为自然灾害之一,引起的破坏是巨大的。在土动力学研究中,土体作为地震波传播介质和结构的地基,其动力性能直接影响结构的安全,也直接影响工程造价,因此研究土的动力参数问题具有重要理论意义和工程应用价值。土的动剪切模量比和阻尼比是土动力学首要参数,工程上一般采用室内实验得到。本文采用单台共振柱仪,设计两种具有代表性的试验组,研究土的动剪切模量比和阻尼比试验误差问题,分析不同类型组之间、模量比和阻尼比之间试验离散性的差异和联系以及试验误差对地震动计算的影响,目的是为了解掌握现有共振柱试验水平以及为改进共振柱试验技术提供依据,并为工程结构抗震概率分析提供基础。最大剪切模量和极限剪应力是基本的土动力计算参数,地震作用下随孔压增长会有很大变化。本文采用新型高精度动三轴仪,通过试验方法对循环最大剪切模量和循环极限剪应力随孔隙水压力的变化规律进行研究,给出更符合实际的孔压增长下循环最大剪切模量和循环极限剪应力的计算公式,并验证了孔压增长下循环最大剪切模量和循环极限剪应力的计算公式的可靠性,为考虑液化下地基动力反应分析提供基础。本文主要工作如下:(1)通过共振柱试验数据,设计两种具有代表性试验组,研究砂土、粘土和粉土动剪切模量比和阻尼比的试验误差,给出两种试验组测试误差的分布形态和基本规律以及不同类型试验组之间、动剪切模量比和阻尼比之间试验误差的差异和联系。(2)以KiK-net台网记录为背景,对当今国内外两个有代表性的土层地震反应分析方法SHAKE2000和LSSRLI-1进行对比研究,根据对比结果选取更适宜的计算程序进行本文的土层反应分析,同时也为土层地震反应分析方法的改进提供必要线索。(3)针对不同类别场地,采用选取的土层反应分析计算程序分析两种试验组下砂土、粘土和粉土的动剪切模量比和阻尼比的试验误差对地震动的影响。(4)采用新型高精度动三轴仪,通过试验方法对循环最大剪切模量和循环极限剪应力随孔隙水压力的变化规律进行研究,给出更符合实际的孔压增长下循环最大剪切模量和循环极限剪应力的计算公式,并研究不同固结比下循环最大剪切模量和循环极限剪应力随孔隙水压力的变化差异。(5)将本文提出的孔压增长下的循环最大剪切模量和循环极限剪应力的修正公式用于有效应力分析程序之中,并将有效应力分析方法的计算结果与实际地震记录进行对比,验证所改进的土层地震反应有效应力分析程序的可靠性。     

围压对粉质粘土动力学参数影响的共振柱试验研究

土的最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比是对土层进行动力反应分析的重要力学参数。利用英国GDS公司生产的RCA共振柱仪,研究围压对都江堰地区粉质粘土的上述动力学参数的影响。研究表明：相同围压条件下,最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比随重复次数基本不变,表明该试验过程具有可重复性;最大动剪切模量、剪应变幅和阻尼比均受围压影响较大,随着围压的增大,最大动剪切模量和阻尼比均逐渐增大,而剪应变幅随着围压的增大逐渐减小。据此,建立了都江堰地区粉质粘土动力学参数随围压变化的经验公式。本研究可为土层地震动力反应分析提供参考并积累基础资料。     

北京地区粉质粘土土动力学参数的统计分析

土动力学参数即土的动剪切模量比和阻尼比,对土层地震反应分析结果有重要影响。本文首先选取了北京地区2001年以来,地震安全性评价报告中20份具有完整土动力学参数的实验数据,统计分析了粉质粘土的实测土动力学参数,给出了粉质粘土在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比平均值;然后,选取了2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算,并对比分析了本文得到的统计值与典型工程场地的实测值、袁晓铭的推荐值和DB001—94规范的推荐值对土层地震反应分析计算结果的影响。分析结果表明,本文得到的统计值在北京地区具有一定的代表性和适用性,对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,本文的统计结果在实际的地震安全性评价工作中可供参考使用。     

不同土质条件下断层地表破裂对比研究

本文结合华北地区几个地震统计区的实例,探讨了地震统计区的重要地震活动性参数b值和v4不确定性的主要影响因素及其特征,并研究分析了其不确定性的大小。结果表明,地震活动性参数的不确定性主要影响因素为样本统计时段、样本处理方法、统计下限震级、高震级年平均发生率等。在郯庐地震统计区,b值变化可达0.2以上,v4的变化可达1.4以上,汾渭地震统计区的不确定性也基本相当,河北平原地震统计区因为地震样本相对丰富,不确定性要小许多。     

华北平原强震构造带与潜在震源区划分

在莫尔-库仑理论中引用Drucker-Prager准则,对于基岩断层及其上的覆盖土体建立相应的弹塑性模型,观察在不同力学条件下（张应力、压应力、剪应力）,以及在基岩断层分别为正断或逆断作用下,上覆粉砂质土体和粘土质土体的错动变形。结果表明：在张应力作用下,粘土比砂土更易变形;在压应力作用下,砂土更易变形;而在剪应力作用下,粘土比砂土更易变形,且粘土抗剪强度越大,变形越大。在正断层作用下,在粉砂土与粘性土中所发生的变形并没有大的不同,而在逆断层载荷作用下,粉砂质土体比粘土质土体更容易变形位错。     

海底淤泥层对海洋工程地震作用环境的影响问题

本提出了海底淤泥的流变性质对海洋工程的地震 作用环境的影响问题,并进行了有关的讨论。     

黄土液化微细观特性试验研究

黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一。通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素。首先用CT细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化。粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度。土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度。针对低黏性粉土、粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化。电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(Ca/Fe),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱。     

粉粒含量对粉土场地液化后变形影响的试验研究

利用全自动多功能三轴仪进行了粉土场地的液化后变形试验,探讨了粉粒含量对液化后应力应变关系的影响.试验时施加动加载使试样达到设定的液化程度,然后立即施加单调荷载,以模拟地震现场发生强震时初始液化到液化后变形的整个过程.研究发现,不同粉粒含量粉土场地发生液化后变形得到的液化后应力应变关系可采用推导的同一理论关系式表示,其系数的差异表明了粉粒含量对粉土液化后变形的影响.验证结果表明该关系式能较好地模拟粉粒含量对粉土场地液化后应力-应变的影响,为同一地区或相似地区粉粒含量变化的粉土场地液化评估提供依据.     

洞庭湖洲滩土壤种子库对土壤水分变化的响应

由于三峡大坝及上游水库群的运行,长江中下游水域水文节律随之发生了改变,导致洞庭湖枯水期提前,进而影响洞庭湖洲滩植被及其土壤种子库的分布格局.本研究在洞庭湖4个自然保护区内选取共11个典型洲滩湿地,沿由水到陆方向根据植被类型将洲滩分为泥沙洲滩、泥沙—湖草洲滩过渡带、湖草洲滩、湖草—南荻洲滩过渡带、南荻洲滩5种洲滩类型.通过样带—样方法调查和采样,并结合湿润和水淹两种条件下的土壤种子库萌发实验,分析了土壤水分变化对洲滩种子库萌发特征的影响及土壤种子库与地表植被的关系.结果显示:①土壤含水量沿水到陆方向由泥沙洲滩向南荻洲滩递减;②不同类型洲滩土壤种子库密度没有显著差异;③温室萌发实验中,水淹条件下土壤种子库物种丰富度和种子库密度显著降低,东洞庭湖自然保护区土壤种子库物种丰富度和种子库密度较高;④地表植被物种丰富度高于土壤种子库,泥沙洲滩土壤种子库与地表植被物种组成的Jaccard相似性指数最低.此外,虉草(Phalaris arundinacea)、芦苇(Phragmites communis)、南荻(Miscanthus sacchariflorus)等只在地表植被中存在,而陌上菜(Lindernia procumbens)、通泉草(Mazus japonicus)等只在种子库中存在.结果表明,在进行湿地植被恢复时,不能仅依靠种子库移植技术,还要考虑湖区季节性的水位变化以及个别物种的特异性,配合有针对性的水文调控机制及相关的人工措施恢复其原有植被.     

Erosion and runoff reduction potential of vetiver grass for hill slopes: A physical model study

Severe erosion is caused by intense rainfall in tropical regions. The erodible soil of steep hill slopes, accompanied by destruction of vegetation due to human interventions results in accelerated erosion. A sustainable and cost-effective solution such as vetiver grass (Chrysopogon zizanioides) is, thus, required to control the erosion process. In the current study, 6 small-scale glass models: 1 bare and 5 with vetiver grass, having a slope angle of 37° have been constructed. One year after planting, artificial rainfall of extremely high intensity was applied to all 6 small models and the role of vetiver canopy and roots in erosion and runoff control was observed. To see the effect of soil texture, one among these 5 models was made with silty sand and others contained sandy silt. The results demonstrated that, for sandy silt, the inclusion of vetiver reduced the soil loss by 94%–97%, and soil detachment rates were lowered by 95%. The average runoff also was reduced by 21%. The canopy cover showed a positive impact on reducing both quantities. An increase in average root diameter from 1.6 to 2.5 mm increases the soil loss due to its negative impact on added cohesion. The added cohesion showed a linearly negative correlation with soil loss. A composite system of vetiver and jute geotextile was most effective in erosion reduction among 4 vegetated models with sandy silt. Under same vetiver planting layout, the grass covered model of silty sand yielded 84% lower erosion and 62.5% lower runoff than the grass covered one with sandy silt. Thus, vetiver was more effective in erosion and runoff reduction for soil with a greater percentage of sand, and soil type dominated the erosion process.     

石河子北开发区土层剪切波速与土层深度经验关系

收集了石河子市北开发区已有的土层钻孔资料及有关报告.对所有的剪切波速资料进行了整理.在前人研究和数据整理、分析的基础上,分别采用线性模型、幂函数模型和一元二次多项式模型,对石河子市北开发区的土层剪切波速与土层深度关系进行了拟合.以拟合优度为评价指标给出了粉土、粉质粘土、粉砂、细砂、砾砂和圆砾的推荐模型参数.最后对结果的合理性、适用性进行了评价.     

Differences in preferential flow with antecedent moisture conditions and soil texture: Implications for subsurface P transport

Preferential flowpaths transport phosphorus (P) to agricultural tile drains. However, if and to what extent this may vary with soil texture, moisture conditions, and P placement is poorly understood. This study investigated (a) interactions between soil texture, antecedent moisture conditions, and the relative contributions of matrix and preferential flow and (b) associated P distributions through the soil profile when fertilizers were applied to the surface or subsurface. Brilliant blue dye was used to stain subsurface flowpaths in clay and silt loam plots during simulated rainfall events under wet and dry conditions. Fertilizer P was applied to the surface or via subsurface placement to plots of different soil texture and moisture condition. Photographs of dye stains were analysed to classify the flow patterns as matrix dominated or macropore dominated, and soils within plots were analysed for their water‐extractable P (WEP) content. Preferential flow occurred under all soil texture and moisture conditions. Dye penetrated deeper into clay soils via macropores and had lower interaction with the soil matrix, compared with silt loam soil. Moisture conditions influenced preferential flowpaths in clay, with dry clay having deeper infiltration (92 ± 7.6 cm) and less dye–matrix interaction than wet clay (77 ± 4.7 cm). Depth of staining did not differ between wet (56 ± 7.2 cm) and dry (50 ± 6.6 cm) silt loam, nor did dominant flowpaths. WEP distribution in the top 10 cm of the soil profile differed with fertilizer placement, but no differences in soil WEP were observed at depth. These results demonstrate that large rainfall events following drought conditions in clay soil may be prone to rapid P transport to tile drains due to increased preferential flow, whereas flow in silt loams is less affected by antecedent moisture. Subsurface placement of fertilizer may minimize the risk of subsurface P transport, particularily in clay.     

饱和粉土液化特性的大型振动台模型试验研究

京沪高速铁路徐沪段路基的粉土粘粒含量少于1.5%、粉粒含量约为80%,在强烈地震作用下存在着液化可能性.为充分研究这一饱和粉土地层的液化特性,本文作者利用大型地震模拟振动台,进行了模拟自由场地饱和粉土的地震液化模型试验,试验结果再现了自然地震触发的粉土液化的各种宏观震害现象,揭示了饱和粉土的地震液化规律和特征。试验结果为京沪高速铁路徐沪段路基的抗震设计提供了参考依据。