渭河盆地深部构造活动的地裂缝孕育机理

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最发育、灾害最严重的地区。基于渭河盆地深部构造模式,采用有限元数值分析方法,分析了上地幔上隆、中地壳流展和上地壳拉张3种深部构造作用下盆地浅表岩土介质的应力和变形响应特征,从而揭示了渭河盆地深部构造活动与该区域地裂缝群发之间的孕育关系。结果表明：上地幔的隆起和中地壳侧向流展形成了浅部拉张应力环境,这种效应与盆地周边块体运动形成的伸展引张构造应力场叠加,再附加断裂伸展倾滑形成的局部拉伸应力场构成了地裂缝形成的主要动力来源。     

重塑黄土的加载速率效应研究

为了揭示不同加载速率条件下重塑土的变形与强度特性对工程实践的影响,通过不同围压、含水率条件下重塑土样在4种加载速率条件下的三轴CU试验,对重塑土在不同状态下的加载速率效应进行分析,并从土的结构性入手对其与原状土加载速率效应的差异进行讨论。基于重塑土样的三轴试验成果,得到了加载速率对重塑土变形与力学特性的影响规律:重塑土的应力-应变曲线在不同加载速率条件下均表现出应变硬化特性;破坏强度随着加载速率的增大而表现出先增大后减小的特性,存在临界加载速率;随着加载速率的增大,黏聚力c先增大后减小,也存在临界加载速率,而内摩擦角φ则保持了小幅减小的趋势。     

一种基于拟动力法和剩余推力法的地震边坡稳定性分析新方法

由于常用的拟静力法存在诸多局限性,将更合理的拟动力法与边坡极限平衡分析法相结合对地震边坡稳定性分析具有重要的理论和实际意义。基于拟动力法与边坡极限平衡分析中的剩余推力法,推导了考虑振动放大效应的边坡地震力求解公式及地震边坡剩余推力计算公式。在此基础上,借助MATLAB软件编写了计算地震边坡剩余推力和安全系数的程序,得到了一种拟动力地震边坡稳定性分析新方法。应用已开发的程序,通过算例分析,讨论了地震动特性、坡体材料特性、坡体几何形状、地形放大效应对地震边坡稳定性的影响。研究表明：地震边坡安全系数随输入地震动的初始相位呈周期性波动变化,且土体放大系数不会改变其波动周期;地震边坡安全系数随地震系数、土体放大系数、地震动波长与坡高比值的增大而减小;当不考虑振动放大效应时,λ/H等于2是拟动力安全系数由急剧减小到趋于稳定的转折点,λ/H值越小,拟动力安全系数与静力安全系数越接近,λ/H值越大,拟动力安全系数与拟静力安全系数越接近;当考虑振动放大效应时,拟动力安全系数可能小于拟静力安全系数,因此,无论从安全还是经济的角度出发,拟动力法都比现行的拟静力法更合理,应该是地震边坡稳定性分析的首选方法。     

基于严格条分法的拟动力地震边坡稳定性分析方法研究

将拟动力法基本原理与极限平衡法中的严格条分法(Sarma法)相结合,推导边坡地震力和安全系数的计算公式;在此基础上,基于Python语言开发相应的计算程序,实现一种考虑波动效应的、适用于任意滑面形状和任意滑块条分的拟动力地震边坡稳定性分析新方法;同时,探讨地震动特性和结构面强度对边坡地震稳定性的影响。研究表明：随着地震波初始相位的变化,边坡的安全系数呈现周期性的波动变化,且存在最小安全系数;边坡安全系数随着地震动幅值和地震波波长/坡高比的增大而减小;当滑块结构面抗剪强度参数下降时,边坡安全系数随之减小。此外,通过波动理论揭示拟静力法与拟动力法的区别与联系：当地震波波长与坡高比大于10时,两种方法的结果基本一致;当地震波波长与坡高比小于10时,拟静力法所得结果比拟动力法保守,拟动力法更合理。     

西安典型地裂缝场地地脉动测试及地震响应特征分析

西安地裂缝广泛发育,严重的制约了城市的建设和规划。地裂缝的存在使得建筑场地在地震作用下表现出不同的地震响应特征,因此,研究西安地裂缝场地地震响应特征对地裂缝场地的建筑抗震设防具有重要意义。以西安地区典型地裂缝为研究对象,通过野外调查获得了西安地裂缝场地特征;在此基础上选取典型地裂缝场地,通过地脉动现场测试方法,获取了地裂缝场地卓越频率这一反映地层动力特性的重要参数,通过不同测点傅里叶谱分析得出了场地动力响应规律抗震设防距离。研究表明：西安地裂缝场地的卓越频率在2.79～3.16 Hz,平均卓越频率为2.96 Hz;地裂缝处场地地震响应明显,随着距地裂缝距离的增加场地地震响应逐渐减小,影响范围为15 m左右;地裂缝场地地震响应放大倍数上盘大于下盘,表现出“上盘效应”,放大倍数在1.64～2.38。研究结果对西安地裂缝场地工程抗震设防具有重要意义。     

吕梁山区黄土物理性质力学参数区域分布特征

黄土因其特殊的物理力学性质及工程特性,在外界环境影响下易引发诸如黄土崩塌、滑坡、泥流等地质灾害。因此,研究黄土土性参数区域性分布特征对地质灾害防灾减灾具有重要意义。以吕梁山区L₁黄土地层为研究对象,在野外调查、代表性点位取样的基础上,对研究区内133个取样点340组黄土试样进行黄土土性参数室内试验,获得其土性参数;基于所得数据,通过统计分析及ArcGIS软件平台,分析研究区内L₁黄土地层土性参数分布特征。结果表明:黏粒含量、天然含水率、孔隙比、黏聚力、内摩擦角的分布在南北方向上具有较好的规律性,山脉东西两侧规律略有不同。另外,黏粒含量、天然含水率、黏聚力、湿陷系数的区域分布规律较为明显,内摩擦角区域分布上较为离散。研究结果为从土性特征方面对地质灾害易发性评价提供基础数据支撑。     

动力模型试验模型土配制初探

动力模型试验已经广泛应用于土与结构相互作用的研究中,其中模型土的配制尤为重要。根据所选土样的基本物理力学性质,制作了不同干密度、含水率的环刀试样,通过直接剪切试验,得到了不同试样的初始剪切模量。在试验的基础上,探讨了初始剪切模量与试样干密度、含水率之间的关系。基于动力模型试验的相似关系得到了模型土配制的基本要求,结合探讨结果分析了不添加其他材料的模型土配制,得到定性的模型土配制方法,结果可为以后类似试验的模型土配制提供参考。     

西安地裂缝场地动力响应规律及影响因素分析

在地裂缝密集分布的西安地区,建筑"傍缝而建"的现象非常普遍,地裂缝的存在严重制约了城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,分析地震动作用下地裂缝场地动力响应规律及其影响范围,以西安地裂缝为研究对象,基于室内振动台试验及FLAC~(3D)数值模拟,分析地裂缝场地动力响应中的加速度幅值动力响应特征。在此基础上,进一步分析不同地震波类型、地裂缝破裂面倾角、地震动强度、地裂缝两侧土层错距对地裂缝场地动力响应的影响。研究表明:地裂缝对场地动力响应影响明显,表现为地裂缝一定范围内峰值加速度呈"带状"分布,即地裂缝处峰值加速度最大,随着距地裂缝越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,带状分布范围上盘约30 m,下盘约20 m;地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应",即上盘峰值加速度略大于下盘;地震动强度对地裂缝场地动力响应影响明显,地裂缝倾角、地裂缝两侧土层错距、地震波对地裂缝场地动力响应均无明显影响     

基于分数阶导数理论的Q3黄土流变本构模型研究

荷载的时间效应诱发的黄土蠕变和渐进破坏会显著影响其工程构筑物的长期服役性能。特别是在我国西北地区黄土广泛分布,在荷载的长期作用下一些典型工程建构筑物(如西安地铁开挖的黄土隧道工程)可能因黄土蠕变和渐进破坏而失稳,进而对工程建设的顺利实施以及工程建设完成后其安全运营维护产生极为不利影响。可见,对黄土流变特性进行分析并揭示其流变机理进而建立其本构模型具有重要的理论和实际意义。为此,以Q₃黄土为研究对象,基于分数阶导数理论,通过对典型蠕变变形过程进行分析,提出了一种可模拟加速蠕变阶段非线性变化特征的分数阶元件模型,对其进行理论分析进而建立了分数阶改进西原模型并推导出本构方程。在此基础上对Q₃黄土的原状与重塑样开展了三轴分级循环加-卸载流变试验,以验证分数阶改进西原模型的有效性。相应的理论计算结果表明：分数阶改进西原模型既能实现对Q₃黄土减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个流变阶段的模拟,又可弥补整数阶改进西原模型无法描述加速蠕变阶段的不足,而且相比于整数阶改进西原模型,其在减速蠕变及卸载阶段的预测效果更佳。研究结果为考虑黄土流变问...     

河北平原典型地裂缝场地动力响应特征研究

河北平原地裂缝分布广泛、致灾严重,给当地工程建设和人民生活造成了严重影响。目前对于河北平原地裂缝的研究主要是发育特征、成因机理以及分布等方面,对该区域场地动力特性的研究不足。为讨论河北平原地裂缝对场地动力响应的影响,分别选取该地区具有代表性的地裂缝(高丽营地裂缝和隆尧地裂缝(构造成因)、大名地裂缝(古河道成因)、唐山地裂缝(地震成因))进行野外地脉动测试,并通过傅里叶谱分析、反应谱分析和Arias烈度分析,揭示了不同类型地裂缝场地的动力响应特征。结果表明,地裂缝对场地卓越频率和卓越周期的影响较小,但对场地动力响应强度的影响较大。在地裂缝附近区域具有放大效应,上盘放大倍数达到2.2~2.7,下盘放大倍数达到1.7~2.4,并随着与地裂缝距离的增大逐渐衰减,一定距离后趋于平稳,且活动性更强的上盘的放大效应更明显。不同类型地裂缝对场地动力响应的影响趋势基本一致,但影响范围不同:构造地裂缝场地的放大效应影响范围最大,约24 m,地震地裂缝次之,约22 m,古河道地裂缝最小,约20 m。综合考虑河北平原地裂缝对场地影响范围:上盘约24 m,下盘约20 m。场地放大效应及其影响范围可以为河北平原地裂缝场地工程结构的合理抗震设防提供依据。