寒区黏土与结构接触面冻结强度特性试验研究

寒区土与结构接触面冻结强度可以视为是与土性、温度、含水量、界面粗糙度、法向压力等诸多因素直接相关的复杂函数形式,并直接影响到上部结构的承载能力及稳定性。以青藏高原黏土与不同粗糙度的钢板结构接触面为研究对象,通过不同含水率、不同温度及不同法向压力下冻结黏土与钢板结构接触面的直剪正交试验,研究土与结构接触面冻结强度的影响因素及影响程度大小,并对冻结强度的变化规律进行初步分析和探讨。研究结果表明含水量对抗剪强度的影响最大,在不同影响因素共同作用下,界面抗剪强度最小值为0.13 MPa,最大值为0.45 MPa。界面抗剪强度随含水量的增加、温度的升高而明显降低,随界面法向压力和粗糙度的增大呈明显增大趋势。界面强度基本可通过摩尔-库仑准则,利用界面的黏聚力和内摩擦角进行表示,并在文中给出了界面强度的参考值。     

土-大型地铁地下车站结构动力接触效应研究

以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,考虑土与地铁车站结构非线性动力相互作用效应,分析了土与地下结构接触面的动力分离与滑移效应、土与地下结构接触面上动土压力和动摩擦力的分布规律与反应幅值,以及动力接触效应对地铁车站结构动力反应的影响规律。研究结果表明：强地震发生时,在地铁地下车站结构侧墙顶端,出现了土与结构接触分离现象,在车站结构顶底板处,土与结构产生了相对滑移现象;考虑动力接触效应时,地下结构总体动力反应是变小的。给出了车站结构侧墙上动土压力分布规律及其动土压力系数,以及车站结构顶底板上的动土压力分布规律及其反应幅值。研究结果对进一步了解土与地下结构的动力接触效应及其对地下结构动力反应的影响,具有一定的参考价值和指导意义。     

地震作用下陈庄黄土-泥岩接触面滑坡失稳机理及稳定性研究

以甘肃礼县陈庄黄土-泥岩接触面滑坡为研究对象,在对该滑坡的地震地质环境、基本特征等调查的基础上,运用数值分析对陈庄黄土-泥岩接触面滑坡在各人工计算场地基岩地震动时程作用下的失稳机理及稳定性进行动态模拟研究。结果表明,陈庄滑坡在地震诱发下变形破坏模式为受拉和受剪的复合破坏模式。失稳机理过程可概括为：地震作用→底部岩体受张拉→潜在滑面主滑段上部剪应力增大→剪应变集中带出现→剪应变集中带延伸扩展贯通→滑坡失稳;滑坡稳定性方面,随着输入地震动的增大,陈庄黄土-泥岩接触面滑坡稳定性降低,其中在50年超越概率2%的基岩地震动时程作用下滑坡处于不稳定状态。     

丰满大坝静动力特性分析

采用非线性接触面单元模型，分析了带缝丰满大坝的静、动力特性。实践了一种有效的接触面静、动力迭代算法。研究表明，丰满坝在AB缝端插入钢筋棒和下游面采用钢筋网加固处理，是很强的并缝措施，可使坝的静、动力特性与整体坝接近，只是等应力缝跨缝不连续。地震时大坝坝头、缝顶端的结合部及坝踵部位产生了瞬时拉应力集中，且超过规范标准。但这种高应力集中区范围很小，且衰减很快。考虑到经过处理，认为这种局部应力集中，不至于对坝的抗震安全构成威胁，但须加以重视。     

三维加载条件下粗粒土与结构接触面力学特性的试验研究

运用最新研制的80吨三维多功能土工试验机对工程中常用的粗粒土与结构接触面三维力学特性进行了研究,探讨了主要影响因素。结果表明:(1)接触面产生了明显的剪切体变;在往返型路径下可以分为可逆和不可逆两部分;(2)切向应力应变关系呈现显著的非线性特征,接触面在循环剪切时不断剪切硬化;(3)抗剪强度与法向应力呈良好的线性关系,可用摩尔-库伦准则描述;(4)法向应力、法向边界条件、切向控制方式、加载幅值、剪切路径等对接触面力学特性均有不同程度的影响。     

隐伏岩体顶上带勘查与成矿研究——以新寨锡多金属矿勘查为例

岩体顶上带和岩钟在与花岗岩有关矿床的形成过程中起着重要的控矿作用.顶上带中凸起的接触面比平坦的接触面发生的作用更为强烈,在凹陷接触面上则最弱.顶上带是显示花岗岩存在的地质、地球物理和地球化学的异常地带,是对隐伏花岗岩存在具有指示意义的地带.矿床地质学研究已充分证明,岩浆岩顶上带确是容纳与中酸性岩浆有关的热液矿床的最佳部位.根据以上理论,建立初步的地球物理模型,通过电磁测深圈定隐伏岩体范围,并研究其顶上带埋深情况,再结合其他物化探方法,综合多种资料,提高这种类型地质深部找矿分析能力.同时,探寻和总结与花岗岩类有关的的多金属矿床的勘查经验.     

地下综合管廊大型振动台模型试验研究

针对地下综合管廊缺乏抗震研究的现状,开展了地下综合管廊大型振动台模型试验研究。试验中除对通常的地下结构振动台试验中常规地震响应进行了测量外,还测量了模型场地水平位移、模型结构的层间位移、模型结构内钢筋应变。同时,通过自行设计的接触面土体滑移传感器测量了结构顶板接触面土体滑移。本文对模型结构的动力响应以及接触面和周围土体地震响应规律进行了分析。结果表明：在地震作用下地下综合管廊的地震加速度响应服从周围土体的地震响应,其响应幅值不会大于周围土体的加速度响应幅值;结构内力最大部位出现在结构的角部,并且内力随着地震动强度的增加而增大;地下综合管廊接触面土压总体上随着地震动强度的增加而增大,侧板和顶、底板的土压力分布模式不同;在水平地震作用下,地下综合管廊会产生顶、底板之间的相对位移,同时伴随着横截面内的刚体转动;地下综合管廊壁板与土接触面的作用力是结构产生内力的直接原因,其中侧壁土压起主要作用。     

桩基贯入过程的显式有限元分析

本文提出了分析桩基贯入过程的显式有限元数值方法,详细描述了利用节点约束法对桩锤和桩的头部撞击时相互作用的接触面及桩体侧面与周围地基间的滑移接触面的模拟过程的细节。文中采用八节点六面体单元对桩锤、桩体和地基进行有限元离散化,用摩擦接触单元来模拟桩-土接触面,用中心差分法对运动方程进行数值积分。文中提供了利用DYNA-3D程序对椎基贯入过程分析的数值结果。     

垃圾填埋场动力稳定机理及稳定分析研究现状与进展

简述国内外在垃圾填埋场动力稳定机理及稳定分析方面的研究现状与最新进展，包括：1．垃圾土（MSW）与接触面的属性参数；2．垃圾土的本构模型；3．填埋场动力分析方法。     

循环荷载作用下粗粒料与掺砾粘土接触面单剪试验研究

土石坝内部存在较多的接触面,在静、动力荷载作用下,接触面的力学特性对坝体的稳定性具有显著的影响。基于动态单剪仪,开展了粗粒料与掺砾粘土接触面循环单剪试验。试验结果表明,初始剪应力加载方向对相对位移有较大影响：相对位移总是在沿初始剪应力加载方向一侧较大;在一个剪切循环内,正、反向加载时,若剪应力较小,发生剪缩变形,若剪应力较大,则发生剪胀变形;卸载时试样发生剪缩变形;整个剪切循环过程中,试样总体上处于剪缩状态;循环单剪过程中,接触面抗剪强度提高;接触面抗剪强度随着法向应力的增大而增大,呈线性关系。     

Time domain BEM analysis of dynamic response of a cylinder embedded in soil with frictional slip at the interface

A 2D time domain boundary element method (BEM) is developed to study the dynamic response of a cylinder embedded in soil. The interface is assumed in contact with Coulomb friction. For the incident wave strong enough, local slip may occur along the interface. We suppose a pressure enough high is applied on the interface so that separation is impossible. The present problem is indeed a nonlinear boundary value problem since the mixed boundary conditions involve unknown intervals (slip and stick regions). In order to determine the unknown intervals, an iterative technique is developed. As an example, we consider the scattering of a circular cylinder embedded in an infinite solid. Numerical results for the near field solutions are presented. The nonlinear nature of the system is discussed.     

双井Walkaway VSP技术在辽河坳陷曙光高陡构造地区的应用研究

针对辽河坳陷西部凹陷曙光潜山高陡构造带顶界面断裂成像精度差、内幕地层识别难的问题,开展双井Walkaway VSP应用研究.利用大阵列检波器接收、炸药与震源联合采集方法,获得了高品质采集数据,是高陡构造成像的基础;子波一致性校正、基于射线追踪的矢量波场分离、VSP数据与地面地震数据联合各向异性速度建模、双井Walkaway VSP成像方法对比等针对性处理技术和波阻抗反演、地震属性提取等综合研究方法的应用,精细刻画了潜山顶界面,新识别出井旁小断层,落实了大倾角潜山构造形态,分析了内幕地层的接触关系,对板岩隔夹层及储层分布有进一步认识,展现了Walkaway VSP技术在高陡构造地区的应用前景.研究得到以下认识:(1)逆时偏移成像方法对高陡潜山成像更具适用性;(2)增加检波器进入潜山内幕的深度,避开潜山高速顶界面的能量屏蔽及滑行波、转换波等干扰,对潜山勘探具有重要意义;(3)双井Walkaway VSP联采时,两井距离要控制在一定范围内,防止两井间距离过大对深层偏移成像造成影响.     

Separation and sliding between soil and structure during strong ground motion

This paper presents an approach to the problem of separation and sliding between soil and structure in the finite element analysis of dynamic soil-structure interaction problems. Joint elements are arranged along the contact surface between soil and structure and they have a property such that tensile forces are not transmitted between the planes representing structure and soil in the finite element analysis. The dynamic properties governing the sliding are determined by the Mohr-Coulomb failure law determined from the cohesion and the friction angle between soil and structure. The proposed method is applied to (i) a model of a reactor building resting on the free surface of layered ground and (ii) a buried foundation structure. The numerical computations reveal the following results: that the translation is dominant in the motion of the structure when sliding is taking place between soil and structure, and that the rocking is dominant in the rest of the response. The amplitude of the response during sliding is increased on any one point of the structure and decreased on any one point of the ground compared with that of the fixed condition at the interface. In the case of the buried structure, it is observed in the computed results that the structure and soil move in the opposite direction along the vertical contact surface and are separated from each other in the near surface region during the strong phase of the excitation.     

天然地震转换波偏移成像方法

当地震波在层状介质中传播,P波通过速度界面时,会产生PP型折射波和PS型折射转换波．本文利用PS转换波与初至P波的到时差,提出一种不需要拾取P波和转换波震相的转换界面偏移成像方法．文中对三种不同的理论模型,在正演计算的基础上,采用了上述方法进行数值计算,计算结果表明,这种方法能够确定转换界面的位置和形态．这一方法的实现将有利于利用天然地震资料研究地球深部结构。     

重力位场谱分析方法研究综述

利用Fourier变换将空间域位场数据变换到频率域进行谱分析是重力位场数据处理中的一种重要方法．这种方法在位场的延拓及转换、场分离、物性界面的正反演和位场的曲化平处理等方面已得到广泛的应用．本文详细介绍了位场谱分析的基本理论和方法,总结了国内外最近几十年来在这方面取得的主要成果,并提出了未来值得深入研究的方向．     

基于ICE中间件的通用测震数据库网关应用研究

提出基于ICE测震数据库通用网关的构建方法,利用ICE可扩展性、可重用性、支持多种编程语言和分布式部署的特点,结合分布式中间件技术,定义开发一系列读写操作测震数据库通用接口,为测震数据应用提供多元化服务,实现业务逻辑与数据库访问相分离,同时增强测震业务系统的可扩展性与安全性.该数据库网关在全国测震实际相关业务系统中取得较好的应用效果.     

Seismic modelling for geological fractures

Based on knowledge of a commutative group calculation of the rock stiffness and on some geophysical assumptions, the simplest fractured medium may be regarded as a fracture embedded in an isotropic background medium, and the fracture interface can be simulated as a linear slip interface that satisfies non‐welded contact boundary conditions: the kinematic displacements are discontinuous across the interface, whereas the dynamic stresses are continuous across the interface. The finite‐difference method with boundary conditions explicitly imposed is advantageous for modelling wave propagation in fractured discontinuous media that are described by the elastic equation of motion and non‐welded contact boundary conditions. In this paper, finite‐difference schemes for horizontally, vertically, and orthogonally fractured media are derived when the fracture interfaces are aligned with the boundaries of the finite‐difference grid. The new finite‐difference schemes explicitly have an additional part that is different from the conventional second‐order finite‐difference scheme and that directly describes the contributions of the fracture to the wave equation of motion in the fractured medium. The numerical seismograms presented, to first order, show that the new finite‐difference scheme is accurate and stable and agrees well with the results of previously published finite‐difference schemes (the Coates and Schoenberg method). The results of the new finite‐difference schemes show how the amplitude of the reflection produced by the fracture varies with the fracture compliances. Later, comparisons with the reflection coefficients indicate that the reflection coefficients of the fracture are frequency dependent, whereas the reflection coefficients of the impedance contrast interface are frequency independent. In addition, the numerical seismograms show that the reflections of the fractured medium are equal to the reflections of the background medium plus the reflections of the fracture in the elastic fractured medium.     

有缝重力坝动力非线性数值计算模型及其应用

对于有缝重力坝的分析，基于连续介质力学的界面单元-有限元方法难于比较精确地模拟缝间的接触应力，从而无法合理地估算坝体应力与变形。作者对于多体系统和分区连续介质所发展的非连续变形计算力学模型能够根据接触界面的本构特性及其力学和运动学约束条件精确地再现受力过程中界面相互作用力的传递与非连续变形状态，本文将其应用于有缝重力坝的动力分析。实例数值分析表明该模型的计算结果从定性上讲是合理的，并且为判断坝体缝隙的工作状态与界面应力提供了有力的依据。     

均匀土-桩基-结构相互作用体系的计算分析

本文以结构－地基动力相互作用振动台模型试验为基础，结合通用有限元软件ANSYS，对均匀土－桩基－结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算中土体采用等效线性模型，利用面－面接触单元考虑土体与结构交界面的状态非线性，计算与试验得出的规律基本一致。桩基与土体间发生了脱开再闭合和滑移现象。桩身应变幅值分布呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布，角桩的应变幅值较大，边排中桩和中桩的应变幅值较小。桩土接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。在沿振动方向的三排桩中，边排桩的滑移比中排桩的滑移量大。通过计算分析与试验的对照研究，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为结构－地基相互作用的进一步研究奠定了基础。