地震荷载下莫高窟围岩动态损伤特性研究

本以敦煌莫高窟为研究对象，阐述了地震荷载下洞窟围岩动态损伤的影响因素；采用动力有限元法。从地震动特性入手。分析研究了地震作用对洞窟围岩及其附属构筑物可能造成的损坏，为石窟物地震安全评估及防灾对策研究提供了依据。     

断层形态与地震破坏的动态模拟

前言地震破坏的动态模拟是地震学研究的老课题 ,其本质就是研究弹性体力学的初期值和边界值。关键是它涉及了几个方面 :“如何解方程式——方法”;“如何给出作为初始条件、边界条件的摩擦定律”。根据上世纪 80年代有关摩擦定律的实验、理论研究方面的进展和 90年代通过地震波反演对震源图像的详细探明 ,由事先假设破坏的形态和运动的运动学模式的方式转向没有解析解的、破坏自发进行的方式 (即地震破坏过程非常复杂 ,很难从物理的、定量的角度对它加以解释 !)。这次 ,我们以断层附近的地震动为研究对象 ,观察它是为什么、怎么样产生破坏的…     

地震对地下硐室围岩动压力的影响

地下硐室围岩压力在地震荷载作用下的表现是岩土地震工程领域当前的热点问题之一。本文简述了目前我国隧道工程抗震规范关于地下硐室围岩动压力的确定方法,以四川黄草坪隧道的资料为例,利用有限差分法分析在不同峰值加速度的水平地震动输入下,硐室围岩压力对地震输入的响应,并与围岩静压力进行了对比分析。结果表明:随着输入地震动加速度峰值的增加,地下硐室围岩最大主应力峰值的增大;围岩最大主应力的地震反应峰值与输入地震动的加速度峰值有一定的关联;在加速度峰值小于0.2 g的地震动作用下,硐室围岩的最大主应力峰值变化较小,硐室结构一般不会发生破坏;地震作用时,硐室的斜上和斜下侧壁是整个结构的薄弱部位;衬砌结构对于地下硐室围岩最大主应力地震反应峰值的控制和硐室结构抗震性能的增强有极为重要的作用。     

地震作用下深埋隧道围岩形变的数值模拟研究

隧道围岩受地震荷载作用影响产生开裂变形,给交通、安全与经济带来极大影响,为提升隧道安全稳定性能,以某市隧道为对象,研究地震作用下深埋隧道围岩形变的数值模拟。综合考虑地震动作用与地震波扩散特性,利用FLAC软件构建三维动力模型;通过边界设置解决地震波反射问题,基于物理力学参数与地震荷载条件,通过相对变形法研究地震条件下深埋隧道围岩变形特性、能量聚集特性与安全性能。研究结果显示:深埋隧道围岩受地震荷载作用影响,形成挤让、椭圆化的变形走向;变形达到最高值时,应变能量密度高于2350 J/m^3的区域集中在隧道Ⅰ洞左侧围岩边墙和中夹岩柱上;各监测点安全系数呈非对称性,隧道右侧下角区域安全系数低于国家相关标准,计算结果与实际测量结果一致。     

工程场地地震动相干函数的数值模拟

在确定性波动有限元分析基础上,结合随机振动分析的虚拟激励原理,可以形成工程场地随机波动分析方法。该方法将随机输入下的波动分析问题转换为多个虚拟激励下的确定性波动分析组合问题,从而可以方便地获得场地波动观测量之间的谱密度矩阵,进而计算给出工程场地的地震动相干函数。本文阐述了随机波动分析的基本原理,提出了该方法的正确性验证标准。将建议方法分别应用于具有一致随机激励与非一致随机激励的复杂工程场地的地震动相干函数分析之中,讨论了受局部场地条件影响的地震动相干函数的若干特征。     

青海玛多M7.4地震中桥梁地震破坏现象分析

2021年5月22日青海省玛多县发生了M7.4地震,造成玛多县境内的野马滩1、2号桥破坏,其主要表现为桥梁纵向位移过大导致多跨主梁落梁,桥墩也有不同程度的破损.经现场专家鉴定,地震影响烈度均突破桥梁抗震设计值,并且初步判断这种整齐划一的落梁震害的机理系近断层地震动方向性效应的强速度脉冲作用所致.野马滩大桥位置的地震影响烈度调查结果为Ⅸ,但是野马滩大桥附近无强震动观测台站,大桥附近没有获得地震动记录,这不利于野马滩大桥地震作用下地震响应和破坏机理的研究.另外,野马滩大桥的设计参数和折损情况也很难掌握,桥梁模型难以准确估计.为此,本文拟采用另一座同等抗震设防烈度的桥梁,通过有限元程序,使用反应谱法作为参考,同时使用拟合的地震动和脉冲记录进行桥梁结构反应时程分析,以便间接地揭示玛多地震桥梁地震反应特征和破坏机理.计算结果分析表明,所分析的桥梁结构地震响应位移和内力均超过罕遇地震设计值,其中一条地震动记录最大反应接近极罕遇设计值,导致桥梁结构出现破坏甚至损毁震害现象的出现.     

地震作用下高耸结构动力响应控制模拟塔研究及设计

介绍了模拟塔的设计方案和模拟范围,重点强调了塔的自振周期的可调性和调节办法,确定了模拟地震波的施加办法,阐述了对塔下基础、运动块（平台）和安全锁安系统的处理方法。     

钢筋混凝土框架结构地震破坏的研究

本文对钢筋混凝土框架的地震破坏进行了计算机模拟试验研究，指出了破坏过程中结构瞬态动力特性的变化特征，研究了影响瞬态动力特性的若干因素，明晰了结构整体耗能能力的大小与结构周期的延长之间的关系。作者认为结构瞬态动力特性和地震动的特性是影响结构破坏过程的主要因素，指出结构地震破坏模拟具有广阔的应用前景。     

含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性

以某隧道为背景,通过地质条件分析并结合FLAC3D数值模拟手段,采用对比含有厚层软弱夹层和不含软弱夹层的2个不同模型的方法,从地应力变化、塑性区开展、变形、下覆岩体受压和位移等角度分析了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性。发现对于含厚层软弱夹层和不含软弱夹层的这2个不同模型,地应力的差别较小,但都为不含节理的岩体的0.5倍或更小,因此认为节理是影响含厚层软弱夹层硬质围岩变性破坏的因素之一;而2个模型在塑性区开展、变形量、下覆岩体受压和位移等方面差别较大,因此认为厚层软弱夹层对硬质围岩的变形破坏起着显著作用。同时通过创建三维模型采用分步开挖的方法,模拟了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏过程,分析认为其具有隐蔽性和发生时间不确定性的特点。研究结果可为类似地质情况的隧道建设提供参考。     

结构面分布特征对隧道围岩变形影响的数值模拟分析

结构面对隧道围岩变形及稳定性起着决定性作用。运用三维离散元方法（3DEC）研究结构面分布特征,重点是结构面线密度1/λ、强度和倾角对隧道围岩变形的影响,总结了结构面分布与围岩变形特征的关系。结果表明,在结构面强度较低的情况下,结构面线密度对隧道变形的影响较大,其影响可分为两种情况：①λ≤0.2时,围岩的弯曲变形大于沿结构面的剪切变形,属于应力型大变形;②0.2〈λ≤0.4时,沿结构面的剪切变形大于围岩的弯曲变形,属于结构型大变形。结构面倾角主要影响围岩大变形发生的位置。将数值模拟结果与国内工程实例实测变形资料相对比,发现一致性较好。本研究结果对隧道支护结构的设计以及施工设计具有借鉴意义与指导作用。     

岩质高陡边坡地震动响应规律的振动台试验研究

设计并完成了1∶10大比例尺的边坡大型振动台模型试验,试验模型尺寸为4.4m×4.4m×1.8m(长×宽×高),斜坡模型表面包含30°、45°、50°、60°四个不同坡度的坡面,模拟岩体材料采用重晶石粉、河砂、石膏、黏土和水按比例配制而成。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波来研究模型边坡的动力响应规律,在试验数据分析中采用三维局部坐标系。试验结果表明:边坡临空面方向和竖直方向的加速度高程放大效应随坡面角度的增大而增强,在坡面角度由45°→50°变化时增长趋势呈明显"台阶状"形式,而边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本不随坡面角度变化;边坡各向的峰值加速度的高程放大效应随着输入地震波幅值的增大而减小,表现出"量级饱和"特性;加速度傅里叶谱的频谱成分随着高程的增大,边坡岩体对于试验模型自振频率f周围的频率成分具有显著的放大作用,而对于其他频率成分则具有滤波作用;加速度反应谱沿高程的形状基本一致,并且卓越周期对应的反应谱幅值沿高程具有一定的放大作用,而在其他周期T处,尤其是长周期部分(低频部分)则存在一定的减小作用,对于临空面方向来讲,具有明显的波峰现象。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。     

垂直向地震作用对节理岩体失稳破坏的影响

基于线弹性断裂力学理论分析了垂直向地震作用对节理岩体地震动力破坏的影响。在仅考虑峰值时,最不利的单向地震动加速度方向是水平倾向坡外,双向则依据破裂机制是拉剪或压剪,加速度分别是水平倾向坡外与向下或向上的组合。地震动的幅值、作用方向及双向地震动的组合都可使岩体的破坏机制发生转化,并且是突变的、不可逆的。较低峰值的双向地震动产生的应力强度因子可能大于较高峰值的单向地震动所产生的应力强度应子。在岩体节理分布特征和静态应力场一定的初始条件下,第一个导致岩体中产生破裂的地震动加速度幅值及其方向的组合唯一地决定了岩体不可逆破坏发展的方向、机制及最终的破坏特征,其复杂性远大于静力作用时的情况。对岩体地震动力破坏问题的认识应充分考虑垂直向地震动的重要影响。     

龙门山北段构造变形及演化历史

5．12汶川8级大地震表明龙门山断裂带仍然是一个构造活动带,为了达到防震减灾的目的．对其进行深入研究是很有必要的。通过龙门山北段毛坝一竹园坝实测构造地质剖面．分析野外实测构造的变形特征．根据变形强弱差异,将毛坝一竹同坝之问分为4个构造变形带,并总结各个构造带的变形特征以及变形序列。在野外研究基础上．首次提出竹园坝断裂．并指出竹园坝断裂是龙门山前山带的主干断裂之一,是喜马拉雅山运动的直接结果。最后．再结合前人资料讨论龙门山北段的构造演化。     

冲击载荷下锚杆-围岩结构冲击失效机制的数值分析

针对冲击地压造成大量锚杆支护结构破坏问题,采用动力数值计算方法,研究冲击载荷作用下锚杆-围岩的动力耦合作用与破坏机制。结果表明:(1)冲击载荷作用下锚杆与围岩振动存在明显的"时差效应",导致锚杆与围岩非同步振动,致使锚固剂承受动态剪切作用。随着锚固长度的增加锚杆与围岩的振动呈同步趋势,削弱了振动"时差效应"引起的锚固剂剪切作用,有效避免锚杆的脱粘滑移失效;(2)随着冲击速度的增大,"时差效应"导致锚杆锚固剂承受动态剪切作用被覆盖,锚杆的破坏失效模式由脱粘或杆体屈服断裂转变为锚杆与围岩统一破坏模式;(3)当冲击载荷频率接近锚固围岩体固有频率时,冲击载荷引起锚杆与围岩共振,锚杆与围岩同步振动速度幅值显著增大,可在相对较低的冲击速度下造成锚杆与围岩整体失效。远离锚固围岩体的固有频率对锚杆-围岩动力相互作用影响较小。     

基坑对场地地震响应影响的数值分析

基坑会对附近场地的动力响应产生影响,目前对基坑附近的场地在地震作用下的动力响应还缺乏足够的认识,现行的建筑抗震设计规范也没有给予充分的关注。本文对典型基坑及附近场地的地震反应进行动力数值模拟,分析基坑对两侧地表加速度峰值的影响及不同深度加速度峰值的变化规律。结果表明,相对于没有基坑的场地,基坑的存在会使其周围2倍开挖深度范围内地表的加速度峰值增大很多,这不利于邻近浅埋基础建筑的抗震设防。     

岩石变形所反映的地震作用过程--第13届国际变形机理、流变学和构造学学术会议概述

简要介绍了第13届国际变形机理、流变学和构造学学术会议的概况和特点，综述了地震变形作用的研究现状。     

远场长周期地震下高层建筑的地震损伤模型研究

传统高层建筑地震损伤模型不能反映构件极限滞回耗能随累积幅值的改变情况,无法有效确定组合参数,离散性较大。为此,设计一种远场长周期地震下高层建筑的地震损伤模型。针对不同层次高层建筑结构,依据广义力-广义变形曲线,构建变形损伤模型。结合累积能量比、远场长周期地震瞬时输入能比构建能量损伤模型。从变形与能量两方面综合评价损伤,依据钢筋混凝土结构构建最大反应变形与耗损能量的线性组合地震损伤模型,并对其进行改进。实验选用ILA003、ILA048和TCU115三种长周期地震波,计算不同构件和高层建筑结构整体损伤结果,验证所提模型的可靠性。将所提模型应用于实际高层建筑中,发现其实用性强。     

龙门山断裂带大地震孕震环境的岩石磁学证据

地震断裂带的孕震环境对于研究地震的发生至关重要.本文以汶川地震断裂带科学钻探2号（WFSD-2）钻孔岩心中的假玄武玻璃、碎裂岩及其围岩为研究对象,通过岩石磁学测试,并结合显微结构观察探讨龙门山断裂带大地震的孕震环境.WFSD-2岩心碎裂岩中的假玄武玻璃是龙门山断裂带曾经发生过大地震活动的岩石学证据,假玄武玻璃具有高磁化率特征,而碎裂岩的磁化率值与围岩相似,假玄武玻璃中的新生磁铁矿是其高磁化率值异常的重要原因之一.假玄武玻璃中较少量的新生磁铁矿暗示了假玄武玻璃的生成环境为含氧量较低的高温还原环境.大地震断裂的摩擦热是改变龙门山断裂带中假玄武玻璃岩石磁学特征的主导因素,流体作用较弱.无高磁化率异常的碎裂岩经历的温度小于300℃,推测假玄武玻璃的生成深度较深.WFSD-2岩心中20余层假玄武玻璃脉体证明映秀—北川断裂带是一条长期活跃的断裂带,龙门山断裂带上曾经发生了多次大地震断裂活动,这些大地震可能发生在深度较大、流体作用较弱的还原性孕震环境中.