泥炭质土地基流变非线性沉降计算

泥炭质土是一种特殊的区域性软土,其上建构筑物易产生较大工后沉降,对建构筑安全影响很大。将其沉降分为三个部分:侧向变形引起的沉降、侧限条件下产生的沉降及次固结沉降,根据邓肯\|张本构模型建立压缩模量与割线模量间关系,结合广义胡克定律推导式,计算得到侧向变形产生的沉降。分别利用e-p、e-lgp及e-lnp曲线计算土压缩模量,用分层总合法计算侧限条件下的沉降。对泥炭质土进行高压固结蠕变试验,通过邓肯-张模型概念得到割线模量,并对原始五元件流变模型进行非线性改进,再引入修正系数φ_s对原始五元件流变模型及非线性模型进行修正;用修正后的两模型对蠕变试验曲线进行拟合,发现修正原始模型拟合效果极差,修正非线性模型拟合的相关系数都大于0.9,并得到适合描述泥炭质土蠕变的本构方程;最后采用修正后的两模型,结合分层总和法计算次固结沉降。研究结果表明泥炭质土最终沉降计算结果与实际调查结果吻合,验证了计算结果的合理性,也为泥炭质土的沉降计算提供了计算理论及能反映其蠕变特性的本构模型。     

二、三维高密度电法在临汾龙祠地震台水准测量巨幅形变异常判别中的研究与应用

2010年1月7日临汾中心地震台龙祠短水准测线Bm3点出现巨幅形变,其日沉降量达10 mm以上.为了查明形变点产生巨幅形变的原因,山西省地震工程勘察研究院承担了Bm3点为中心场地地震地质勘察工作,运用二维高密度电法及三维高密度电法对隐伏断裂进行勘察,并对附近的地质环境和巨幅形变产生的原因进行分析,为地震预报工作提供依据.     

基于地电场响应的地裂缝模拟试验

在应用网络并行电法技术的基础上,建立有基底潜山的物理模型,对注水条件下模型土体开裂过程中的地电场响应进行测量。试验结果表明,土体中电位、电流和电阻率的变化与土体含水量密切相关,随着土体中含水量的改变,自然电位、一次场电位、激励电流和视电阻率发生急剧变化;网络分布式并行电法反演信息表明在视电阻率曲率值较大位置容易产生不均匀沉降和裂缝,不均匀沉降的程度越大,地裂缝的长度、宽度、深度也越大。     

结构性参数在黄土地基沉降计算中的应用研究

弦线模量法建立了考虑黄土基本物性指标及附加应力综合影响的弦线模量函数,应用分层总和法计算黄土地基的变形量,并在陕西关中黄土地区工程实践中获得良好的预测结果,而在分析兰州等其他黄土地区地基沉降时,结果出现偏差,究其原因,与计算中忽视了天然状态下黄土的结构性特征有关。以弦线模量法为基础,通过西安近郊4处土样试验和大量载荷试验资料,分析黄土的构度指标与压缩模量、孔隙比、含水量的关系,并将构度指标引入弦线模量表,深化结构性参数在地基沉降变形计算中的理论。     

基于时空局域化dreamlet单程波算子的观测系统沉降法偏移

Dreamlet偏移成像目的是探索一类能够对地震波场和单程波传播算子同时分解和压缩的理论和方法,也即实现在压缩域的传播与成像、地震数据在时间和空间的非平稳性质,决定了要实现地震数据的有效稀疏表示,分解方法必须在时间和空间上同时具有局域化性质.Dreamlet由时间和空间局部分解原子的张量积构成,可以看作一种脉冲-小波束形式的波场分解原子.时空局域化的dreamlet单程波传播算子在对波场沿深度方向延拓时,地震数据在时间轴上总是向同一方向流动.随着深度的增加,部分用于成像浅层结构的数据归位至其空间位置后被dreamlet算子丢弃,波场的有效记录时间变短,每一步用于波场延拓的计算量也相应下降.为了充分发挥这一优势,本文介绍dreamlet传播算子与观测系统沉降法偏移相结合的理论与方法.观测系统沉降法偏移每一步都将记录到的所有数据向下延拓,沉降后的波场等效于把源和检波器都放置在目标深度所能接收的反射数据.Dreamlet观测系统沉降过程只保留用于成像观测系统下部地质结构的有效数据,自动丢弃已经用于成像观测系统上部而对下部成像没有贡献的信号.本文通过二维SEG/EAGE叠后和Marmousi叠前数据算例展示了dreamlet传播算子应用于观测系统沉降法偏移的这一特点.数值算例结果显示,在不影响成像质量的前提下,该偏移方法能够有效减少传播数据量,为发展一种快速高效的偏移方法提供了新的思路.     

物探方法在预防路面塌陷中的应用

城市地下空间的开发利用不可避免地在基础设施建设中造成土体流失或土层沉降,形成的地下“病害体”易导致城市道路塌陷的发生。文章以滁州琅琊大道为例,采用地质雷达法和浅层地震勘探法对城市老城区排水管网周边进行探测。结果表明:①在探测深度不超过7.0 m范围内,地质雷达法可以满足探测要求;②在场地条件复杂、干扰较多的情况下,需辅以浅层地震勘探法。利用上述方法,可以更准确地查明地下“病害体”的位置,防止了路面塌陷的发生。     

水合物分解对桩基础应力和变形影响的研究

赋存于海底沉积物中的天然气水合物与固体颗粒相互胶结,增加了沉积物的强度,一旦水合物分解,会引起沉积物剪切强度降低,如果在含有水合物层上面或附近存在桩基础,必然影响其稳定性。本文采用应力释放法,通过数值计算,分别讨论了桩基础底部位于含水合物地层不同深度时,水合物分解对桩基础应力和变形的影响规律。计算结果表明,随着水合物分解过程中的模量软化和强度衰减,桩基础的水平和竖向位移增大,由于地基水平,土体没有驱动剪应力,水平位移增加不大,地基和桩基础主要表现为竖向沉降;桩底部位于水合物层中间的桩基础的沉降变形,比桩底穿过水合物层的桩基础大,在桩基础及其附近的土体产生较大的应力。     

施工开挖模式对地铁站洞桩法的影响效应研究

以假定洞桩法施工的地铁站为工程背景,分别采用分跨开挖和全断面开挖模式进行施工。应用有限元软件建立数值模型,对地铁站在分跨开挖和全断面开挖模式下的洞桩法施工过程进行模拟,经计算得出在两种开挖模式下施工地铁站引起的地表沉降、侧桩水平位移、底板隆起的对比图。通过分析位移对比图,得出全断面开挖在位移控制方面较优的结论,从而深化了施工开挖模式对地铁站洞桩法影响效应的认识,且可为类似工程提供参考。     

逆作法与洞桩法分跨开挖施工地铁站位移对比分析

以假定地铁站为工程背景,采用目前施工地铁站较为普遍的逆作法与洞桩法分别进行施工。为对比分析两种工法施工地铁站引起的位移,应用数值分析方法对逆作法和洞桩法在分跨开挖方式下修建地铁站的施工过程进行模拟。经计算有限元模型,得出两种工法在分跨开挖方式下施工地铁站引起的地表沉降、侧桩水平位移、底板隆起的对比图。通过分析位移对比图,得出洞桩法施工地铁站在位移控制方面优于逆作法的结论,从而深化对逆作法与洞桩法施工地铁站作用机理的认识,以期为类似工程提供参考。     

土岩复合地层中CRD隧道施工的变形监测与风险控制

以典型城市土岩复合地层中的某地铁CRD（交叉中隔壁法）隧道为依托,通过分析洞内、外变形监测数据,总结变形规律,对该隧道风险进行有效控制。研究结果表明：洞内、外变形量的60%以上是由上2层导洞开挖引起的;隧道开挖引起的地表沉降槽特征较为明显,地表最大沉降点位于隧道中心线上方偏左;隧道掌子面开挖的横向影响明显,范围约为60m。洞内变形监测的分析指标以拱顶沉降为主,水平收敛为辅;拱顶下沉曲线分段组成,总体呈台阶状下降。综合变形监测分析和施工经验认为：施工中应着重控制上2层导洞初期支护结构的及时闭合;相邻导洞掌子面间距控制在15~20m;台阶长度控制在5m以内,及时封闭仰拱,闭合成环,可有效地控制洞内、外变形和保证初期支护结构稳定性。     

利用GPS技术监测大坝表面变形

目前GPS技术已能够提供连续、实时、无障碍和自动化服务,被广泛应用于各类变形监测。本文探讨GPS技术在大坝变形监测中的应用,以某水库大坝为例,介绍水库大坝变形监测GPS点布设及观测要求,并提出GPS观测整体方案,通过案例介绍大坝变形监测点布设及数据处理流程,简单分析大坝变形及影响因素。     

电阻率成像技术在沁河大堤隐患探测中的应用

利用高密度电法仪,采用施龙贝格装置对沁河大堤某合同段进行了电阻率CT探测。坝体内的破碎、沉降、裂缝以及洞穴等隐患部位有均匀清晰的反映。江河大坝是其流域地区人民生命财产安全的保障,是关系到国泰民安的大事。对沁河大堤的隐患探测具有重要价值和意义。以电阻率成像法的运用,使得解释工作更加方便与直观,并具有较好的实用性、有效性和...     

汶川8.0级地震水坝震害调查

“5．12”汶川地震中水坝损毁严重,造成了巨大的经济损失。震后对69座溃坝险情和310座高危险情水库水坝进行了系统的调查,典型震害现象包括坝体裂缝、塌陷、滑坡、渗漏、启闭设施损坏和其他附属设施的损毁等。文中给出了不同烈度区的水坝震害分布,并对地震中水坝的震害现象做了初步总结和分析。     

土石坝安全监测与有限元模拟

土石坝的安全监测包括两个部分,一是关于应力的监测,主要是孔隙水压力的监测;二是变形的监测,包括地表沉降、地基深层分层沉降、坝肩水平位移等.实际工程表明,土石坝在填筑施工中出现安全问题时,超孔隙水压力与坝肩水平位移会明显偏大,结合地表沉降与坝基深层位移监测结果能够对坝体施工安全有效预警.为研究土石坝坝体与软弱地基的沉降、...     

水口水库诱震的环境条件和库区垂直形变特征

简要分析了水口水库诱发地震的地质环境条件和初始应力,利用库区垂直形变监测资料,研究了大坝的坝体变形,库区近期垂直形变异常和断裂活动特征。分析表明,大坝坝体近期沉降偏大,应予以重视。     

中国东南地区地壳垂直形变基本特征

本文利用现有的Ⅰ、Ⅱ等多期水准复测成果,编制了我国东南地区垂直形变图。按区内垂直形变特征划分为三大区,南、北以上升为主,中部呈现大面积下降。文中还应用区内近期跨断裂测量资料,综合分析区域现代构造活动特点,并对区域构造应力场的变化进行了讨论     

Coupled gravity dam-foundation analysis using a simplified direct method of soil-structure interaction

A time domain transient analysis of a concrete gravity dam and its foundation has been carried out in a coupled manner using finite element technique and the effect of Soil-Structure Interaction (SSI) has been incorporated using a simplified direct method. A two dimensional plane strain dam-foundation model has been used for the time history analysis to compute the stresses and displacements against earthquake loading considering the effect of soil-structure interaction. An effective boundary condition has been implemented by attaching dashpots to the vertical boundaries. The material damping effects have also been considered and the dam and foundation have both been modeled as linear, elastic materials. To achieve a greater degree of accuracy, the displacements and stresses calculated in the free-field analysis have also been added to those developed in the complete dam-foundation analysis. The proposed algorithm has been simulated for the case of two published problems and in both the cases the results have been found to be in close agreement. The proposed technique is quite simple and easy to implement in the computer code. The outcomes of the results show the efficacy of the developed method.     

基于比例边界有限元方法的拱坝子结构分区形式研究

比例边界有限元方法是一种半解析的数值计算方法,具有降维、网格灵活、严格模拟无限域和无需基本解等特点。比例边界有限元方法的基本理论是在整体坐标与局部坐标的比例边界转换基础之上建立的,相似中心的选取是否合理对分析计算具有重要的影响,导致在模拟拱坝这种不规则的空间壳体结构时,具有一定的局限性。采用子结构方法,将坝体分为若干满足相似性要求的区域可解决上述问题,以某拱坝为例给出了合理的坝体子结构分区形式,验证了子结构方法的精确性,为建立基于比例边界有限元方法的坝体-库水-地基系统的计算模型奠定了基础。     

Experimental study of seismic overloading of large arch dam

A dynamic overloading model test has been carried out on a shaking table for an arch dam of 278 m in height to investigate its behaviours under strong earthquake. The model system included the arch dam with contraction joints, part of reservoir, partial foundation rock with topographic feature near the dam. A damping boundary consisting of viscous liquid has been used to simulate the effect of dynamic energy emission to far field, which made the dynamic interaction between dam and foundation in model arch dam system be represented properly. Three sets of different seismic waves of design level have been used as the input to investigate the difference in the responses of arch dam. Artificial waves of different levels have been used to verify the behaviours of arch dam under seismic overloading. Since the opening of joints during strong earthquake reduced the response acceleration and tensile arch stress, cantilever stress on downstream face exceeded the tensile strength first for the model dam. And the arch dam responded in a non‐linear way when input seismic load increased. Some cracks appeared near abutments, and the damage made the natural frequency of arch dam to drop obviously, but the static function did not seem to change for the model tested. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Developments of borehole strain observation outside China

Borehole strain observation is playing an increasingly important role in the study on the crustal movements. It has been used by many countries such as China, USA, Japan, Peru, Australia, South Africa, Iceland and Italy, in research fields of plate tectonics, earthquake, volcanic eruption, dam safety, oil field subsidence, mining collapse and so on. Borehole strainmeter has been improved rapidly and tends to get more and more components included in one probe. Based on observations by this kind of instruments, studies on seismic strain step, slow earthquake, earthquake precursor and volcanic eruption forecasting have made remarkable achievements. In the coming years, borehole strain observation is going to become one major goedetic means, together with GPS and InSAR. Foundation item: National Natural Science Foundation of China (40374011) and Joint Seismological Foundation of China (1040037).