Effects of linear and exponential heterogeneity on the dynamic response of a moving load in an irregular isotropic half-space: a comparative study

Heterogeneity, being a trivial feature inside the earth or in a geostructure, makes a strong basis for its consideration in the study of geomechanics. Inclusion of the concept of heterogeneity along with irregularity in the medium brings a novelty to the existing literature related to the study of the moving load. The present study investigates the effects of linear and exponential heterogeneity on the dynamic response due to a normal load moving with constant velocity on a rough irregular heterogeneous isotropic half-space in a comparative approach. Expressions for both normal and shear stresses for either case of heterogeneity have been established in closed form. Substantial effects of the affecting parameters such as depth, irregularity factor, maximum depth of irregularity, frictional coefficient, linear heterogeneity parameter and exponential heterogeneity parameter on normal and shear stresses for both the cases of heterogeneity have been observed. Numerical computation has been carried out and the effects of said parameters have been meticulously examined by means of graphs. Moreover, different cases of heterogeneity and homogeneity along with various types of irregularity namely rectangular, parabolic and no irregularity are compared which serve as a focal theme of the study.     

边界条件对土层粘弹性地震反应的影响

边界条件是土层粘弹性地震反应必须考虑的问题。对于地表面，一般作为自由边界，而对于地下深处基岩面，边界条件有两种处理方法：一是静止边界，二是非静止边界的。首先给出了在时间域内单层地基一维土层粘弹性地震反应封闭解析解，然后从理论上分析边界条件对土层粘弹性地震反应的影响，认为采用静止边界进行土层地震反应计算得到的地震动加速度时程符合天然地震记录形式，而采用非静止边界进行土层地震反应计算得到的地震动加速度时程初始阶段出现较大幅度的振荡现象，随着土层厚度增加，这种振荡现象逐渐减弱直至消失。当土层阻尼较小或剪切波速增长时，振荡现象加剧；当土层阻尼比较大或剪切波速减小时，振荡现象减弱。此外，采用非静止边界进行土层地震反应计算，表现出随着土层厚度的增加，土层对基岩输入地震动的放大作用逐步转化为吸收作用。     

建筑物下砂土地震液化分区特征数值模拟研究

基于动力有限元反应分析,对存在于建筑物下的非自由场地的液化特性进行了研究。通过多种工况的计算,探讨了建筑物刚度、宽度和荷载大小对液化区分布的影响。以往一般认为建筑物下的砂土难于液化,而由计算结果及分析,可先实际情况并非这样简单。建筑物基底以下存在易于液化的“V”字型区域,该区域形态与建筑物的刚度、宽度和荷载大小都有密切关系。     

用解析有限元法嵌入地下水管理模型求最优解

为了弥补当前地下水资源优化管理模型中通用的两种构模方法的缺点,即嵌入法的代数方程组过于庞大、上机困难,和响应矩阵法不保证全局最优,提出了用解析有限元法建立整体非稳定(即带有时间变量)抽水响应矩阵作为约束条件嵌入线性规划模型.这一方法由于具备了空间上表达任一节点在任一时刻的地下水运动规律的能力,克服了上述构模的两大缺点,其推广应用将有利于提高地下水资源的优化开发和管理.     

波浪和潮波作用下黄河口快速沉积海床土非均匀固结试验研究

黄河高含沙量水体在弱潮陆相河口入海,80 %的泥沙在河口附近快速堆积。过去研究发现,黄河三角洲潮滩表层沉积物呈现非均匀固结状态。为了揭示该现象产生的机制,在黄河刁口流路三角洲叶瓣潮坪上,现场取土配置黄河口快速沉积形成的流体状堆积物,研究快速沉积的粉质海床土在波浪和潮波作用下的孔压响应及非均匀固结过程。利用静力触探、十字板剪切试验、孔隙水压力监测等原位测试手段,实时测定快速沉积的海床土强度和孔压变化过程。研究发现,快速沉积的粉质土在自重作用下的固结速度很快,正常固结完成后,强度随时间的发展依然不断增加,沿深度方向出现类似原状土体的固结非均匀现象和似超固结状态;在波浪和潮波作用下快速沉积粉质土孔压沿深度出现非均匀变化,在波浪作用下出现了超静孔压的积累。分析发现,该固结状态和强度沿深度方向非均匀变化是由于土体在潮波及潮波和波浪的联合作用下形成的;潮滩表层土体在波浪荷载长期作用下形成硬壳层。     

土遗址全长黏结式锚固系统动力响应解析方法

以纵向宽大裂隙引起的夯土城墙遗址稳定问题为背景,建立危险土体?锚杆?稳定土体锚固系统简化力学模型。该模型将土体对锚杆的摩阻作用简化为一个线性弹簧和一个与速度相关的阻尼器的并联机构,将裂隙段锚杆对两侧土体的拉结作用简化为一个线性弹簧。基于弹性体动力理论建立锚固系统动力平衡方程,并推导了锚杆轴力和位移的动力响应解析解。最后,以新疆高昌故城南城墙某段锚固工程为例对提出的解析方法进行了说明,明确了锚杆轴力响应特征及其分布规律,并通过数值分析对其合理性进行了验证。结果表明：在动力作用下同一位置锚杆的轴力响应呈围绕静力平衡位置的波动形态,轴力峰值点位于裂隙附近,且逐渐向临空端和锚固端指数衰减。在考虑地震加速度沿遗址高度的放大效应后能够获得较精确的锚杆轴力响应。     

中国产业结构演变城市化响应强度的省际差异

提出产业结构演变城市化响应强度的概念,以产业结构演变城市化响应系数作为测度区域产业结构演变城市化响应强度的变量指标,应用标准差 (δ)和变异系数 (V)、相对发展率(Nich)以及离差(D_i)和比率(G_i)等计算方法分析了我国产业结构演变城市化响应强度的省际差异,并进一步研究了其省际差异的影响机制,结果表明:1953~2006年我国产业结构演变的城市化响应强度不断增大,并呈阶段变化特征;从空间特征来看,各省区产业结构演变城市化响应强度从静态和动态上均具有明显的时空差异性,并可以将31个省区划分为强响应型、较强响应型、中等响应型、较弱响应型以及弱响应型5种区域类型;城市开发强度是影响我国各省区产业结构演变城市化响应强度差异的主导因素。     

四川核电站的场地地震安全性评价问题探讨

在核电站安全性评价中,场地地震动反应分析是核安全评价中最重要的工作。拟建四川棱电站选址于沉积岩地层。沉积岩场地的共同特点是岩体的不均匀性,即成层性,有不同的倾角,各层有不同的物理力学特性,有不同的风化程度,有的位于盆地中,有的位于盆地边缘。这些特性,使场地地震动反应计算更加困难。因此,要准确评价场地条件对地震动反应的影响,就必须解决如下问题：场地软硬程度对地震加速度的放大特性;沉积岩场地的风化程度对场地地震波的放大特性;在盆地中的沉积岩场地的“盆地效应”对地震波的放大特性;地震波本身的随机性;沉积岩场地的地震动反应分析模型及工程分析计算软件研究。     

土层随机地震反应分析中侧向边界的影响分析

研究了随机地震激励下土层地震反应及土-结构相互作用分析中有限土域的取值范围对计算精度的影响。分别以基岩白噪声谱和杜修力修正基岩谱作为输入,进行了土层随机地震反应分析,探讨了自由边界、固定边界和黏弹性边界3种人工边界条件下土域的取值范围、土介质阻尼和土体长深比（L/H）对土层随机地震反应的影响,给出了侧向人工边界合理位置的具体建议。在此基础上,选取土体的合理边界范围,建立土-结构相互作用分析模型,分别以基岩白噪声谱、杜修力修正基岩谱以及实测地震波功率谱作为输入,进行了土-结构相互作用体系随机地震反应分析,计算结果验证了侧向人工边界取值在土-结构相互作用体系随机地震反应分析中的有效性。     

全球气候变化与地质灾害响应分析

对全球气候变化对地质灾害的响应关系,尤其是对滑坡和泥石流灾害的响应关系进行了综述。工业化革命以来,特别是近几十年来全球气候发生着重要的变化,全球几乎所有地区都经历着升温过程。全球气候变化对极端天气事件(极端降雨、气温升高、强风和洪水灾害)的影响尤为强烈,并且增加了地质灾害的发生风险。其中,水循环和气温的变化是影响地质灾害发生的直接因素。气温上升会导致大气层含水量升高、冰川冻土退化、海平面上升、蒸发作用增强;水循环变化会导致降雨频率、降水周期、降水强度的改变。日益增加的极端天气与同岩土体相互作用,导致了不同类型地质灾害的发生,严重威胁着人类的生活起居。