遮帘式板桩码头地基地震液化破坏机理

遮帘式板桩码头作为一种新型的板桩结构型式,其抗震性能研究是设计建造过程中的重要环节。在FEM-FDM水土耦合计算的平台上引入循环弹塑性本构模型,借助FORTRAN编程软件形成饱和砂土动力液化分析的数值方法,可有效模拟饱和砂土在地震动力作用下的非线性及大变形特性,同时也可模拟砂土液化流动对遮帘桩和前墙的动土压力。研究表明:地震作用下可液化土层超孔隙水压力比增长并发生较大的水平流动变形,对前墙的水平破坏大于竖向破坏;前墙剪力最大值位于海床与前墙交界处;遮帘桩剪力最大值位移与前墙底平行的位置;后拉杆拉力逐渐变大,前拉杆拉力逐渐变小。通过对板桩码头地震液化灾害的分析,可为抗震和抗液化设计提供参考依据。     

基于非线性剪切梁方法的堤防液化判别分析研究

很多河流的堤防工程修建在人口密集地区,失事后往往会造成严重后果,尤其是细粒土填筑而成的堤防,在地震作用下存在液化破坏的可能。采用合理方法对堤防进行液化判别,确定其在地震作用下的动力稳定性十分必要。针对某实际堤防工程,进行五种拟用筑堤土料动力特性试验研究,并基于试验成果,采用能够考虑地基-堤身相互作用的非线性剪切梁方法,对堤防的液化可能性进行判别。研究表明:提出的非线性剪切梁方法能够考虑地基和堤身间的相互作用,且简单实用、可操作性强;土体的相对密度、空隙比和颗粒粒径大小及其他粒分布特性对其抗地震液化能力影响较大;在设定运行工况下,Ⅷ度地震时除拟选粉质壤土外,其他四种土筑堤均有发生液化的可能,选用粉质壤土筑堤较合适。     

基于分区解缠方式研究2010年玉树M_W6.9地震同震形变

2010年玉树MW6.9地震发生后,已有学者利用DInSAR技术得到了该次地震的同震形变场,并在此基础上反演了其震源破裂滑动分布。本文以提高玉树地震同震形变场准确度作为出发点,设计了一种新的解缠方式获取相应的同震形变场:首先沿地表同震破裂迹线将InSAR干涉图像分割成上下两部分,然后利用网络流解缠算法对其分别进行相位解缠,最后通过统计重叠部分的相位一致性信息将两部分结果进行拼接。利用震中区GPS同震位移数据对分区解缠结果进行验证。结果表明:相对于整体解缠结果,分区解缠方式得到的最大视线向沉降值由42.6cm增加到48.1cm,所得结果与GPS观测结果更加接近,采用分区解缠方式提高了断层附近形变场的准确性。     

基于贝叶斯网络的地震液化概率预测分析

基于解释结构模型和因果图法,选取12个具有代表性的定性和定量因素,在大量数据不完备的情况下提出了建立贝叶斯网络液化模型的方法。以2011年日本东北地区太平洋近海地震液化不完备数据为例,采用总体精度、ROC曲线下面积、准确率、召回率和F1值5项指标对模型进行综合评估,并与径向基神经网络模型进行对比。结果表明：贝叶斯网络液化模型的回判和预测效果都优于径向基神经网络模型,且对于数据缺失的样本的预测效果也较理想。此外,该模型对于不同土质的液化评估均有较好的适用性。分类不均衡和抽样偏差会对模型的学习和预测效果产生很大影响,建议应同时采用上述5项评估指标进行综合评估模型的优劣。     

基于PCA-DDA原理的砂土液化预测模型及应用

影响砂土液化的因素有很多,建立多指标的液化预测模型非常有必要。目前所有的多指标砂土液化预测模型,均默认选取的判别因子之间相互独立,不存在相关性,可能导致各判别因子之间存在信息叠加而发生误判。以唐山地震砂土液化的25个案例为样本,选取8个影响因素作为砂土液化预测的初始判别指标,首先采用主成分分析（PCA）对各判别指标进行分析,对存在相关性比较高的指标进行了降维处理。基于降维后的4个主成分换算得到新的样本数据,以18个案例为学习样本,建立主成分分析与距离判别分析（DDA）相结合的砂土液化预测模型。利用建立的预测模型对18个案例进行回判,结果全部正确。对其他7个案例的液化情况进行了预测,并与规范法、Seed方法、BP法、DDA法的判别结果进行分析比较,结果表明基于主成分分析与距离判别方法的砂土液化判别模型预测准确率为100%。将模型应用于工程实例,判别结果也与实际情况一致,表明该模型具有良好的预测功能,可在实际工程中应用。     

非塑性细粒对饱和砂土液化特性影响的试验研究

利用空心圆柱扭剪仪对含非塑性细粒的饱和砂土进行单调加载和循环扭剪试验,研究了不同细粒含量饱和砂土的液化特性。试验结果表明：（1）最大孔隙比与最小孔隙比均随着细粒含量的增加呈先减小后增大的趋势,分别在20%和40%时达到最小。（2）细粒含量从0%增加到20%,体积应变逐渐增加;细粒含量从20%增加到40%时,体积应变逐渐减小;之后随着细粒含量从40%增加到60%,体积应变再次增大;细粒含量超过60%以后,体积应变再次递减。（3）随着细粒含量的增加,土样的峰值强度随之降低,应力-应变关系从应变硬化特征发展为理想的弹塑性。相变角在细粒含量为30%时达到最小值。（4）细粒含量越大,达到液化所需的循环次数越小,液化时的应变越小。（5）抗液化强度曲线与抗液化应力比的变化趋势一致,在小于界限细粒含量（30%）时,随着细粒含量的增加而减小。在界限细粒含量附近（30%～50%）时,随着细粒含量的增加而增大。在细粒含量增加到60%时出现明显的骤减,之后再次随着细粒含量的增加而增大。界限细粒含量在40%左右。     

基于应变空间多机构CG模型的地震液化大变形数值分析

砂土液化导致的地基侧向大变形是地震中许多重要的工程设施和建筑物破坏的主要原因之一。简要介绍了可进行液化大变形分析的散粒体材料本构模型--应变空间多机构CG模型,基于FLIP ROSE程序平台,建立了预测和研究倾斜地基砂土液化导致侧向大变形的二维有限元数值分析方法。采用该模型对相同工况的土工动态离心模型试验进行了模拟,通过对比超孔隙水压力、剪切波水平加速度以及地基侧向位移发现,数值预测与试验结果吻合良好,从而验证了该有限元数值分析模型的可靠性。最后利用该数值分析模型预测了倾斜率不同的地基受到相同剪切波作用时,倾斜地基不同深度产生的侧向位移。预测结果显示,随着地基深度的减小,倾斜率对于地震液化导致倾斜地基侧向大变形的影响越来越显著。     

Wavelet analysis for relating soil amplification and liquefaction effects with seismic performance of precast structures

Precast concrete structures are preferred for facilities with large open areas due to easiness in construction. Such structures are typically composed of individual columns and long‐span beams, and are quite flexible and of limited redundancy. In this paper, nonlinear dynamic analyses of a typical such structure are conducted using as excitation 54 ground motions recorded on top of a variety of soils (hard, soft, and liquefied soil sites). The results show that liquefaction‐affected level‐ground motions systematically impose a greater threat to precast‐concrete structures in terms of seismic demand, even when low values of elastic spectral acceleration prevail, as opposed to soft‐soil records and even more to hard‐soil ones. Thus, elastic spectral acceleration appears to be an insufficient engineering demand parameter for design. Soil effects, the “signature” of which is born on ground motions, are first uncovered using wavelet analysis to detect the evolution of the energy and frequency content of the ground motion in the time domain. From this, the changes in effective (“dominant”) excitation period are noted, persuasively attributed to the nature of the soil, and finally correlated with the observed structural behavior. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Evaluation of seismic performance of pile‐supported models in liquefiable soils

The seismic performance of four pile‐supported models is studied for two conditions: (i) transient to full liquefaction condition, i.e. the phase when excess pore pressure gradually increases during the shaking; (ii) full liquefaction condition, i.e. defined as the state where the seismically induced excess pore pressure equalises to the overburden stress. The paper describes two complementary analyses consisting of an experimental investigation, carried out at normal gravity on a shaking table, and a simplified numerical analysis, whereby the soil–structure interaction (SSI) is modelled through non‐linear Winkler springs (commonly known as p–y curves). The effects of liquefaction on the SSI are taken into account by reducing strength and stiffness of the non‐liquefied p–y curves by a factor widely known as p‐multiplier and by using a new set of p–y curves. The seismic performance of each of the four models is evaluated by considering two different criteria: (i) strength criterion expressed in terms of bending moment envelopes along the piles; (ii) damage criterion expressed in terms of maximum global displacement. Comparison between experimental results and numerical predictions shows that the proposed p–y curves have the advantage of better predicting the redistribution of bending moments at deeper elevations as the soil liquefies. Furthermore, the proposed method predicts with reasonable accuracy the displacement demand exhibited by the models at the full liquefaction condition. However, disparities between computed and experimental maximum bending moments (in both transient and full liquefaction conditions) and displacement demands (during transient to liquefaction condition) highlight the need for further studies. Copyright © 2016 The Authors Earthquake Engineering & Structural Dynamics Published by John Wiley & Sons Ltd.     

基于GIS的2013年吉林前郭M 5.8震群砂土液化灾害的研究

应用GIS技术,以Arcgis为操作平台,对2013年松原市前郭尔罗斯蒙古族自治县发生M5.8震群后砂土液化地震灾害进行综合分析研究,并建立了此次地震事件砂土液化灾害的数据资料库。利用Arcgis中的ArcCatalog对图形信息、数据属性信息等进行综合管理,方便地震行业相关数据的输入、存储、查询、管理和分析。运用Arcgis中的Arcmap对数据资料进行叠加和空间分析,使此次地震事件中的砂土液化灾害以直观的地图形式展示出来,方便进行更深入的地震灾害研究,也便于决策部门更明确此次地震砂土液化灾害发生的地理位置等情况,为今后的地震灾害研究提供数据基础和可参考的空间分析方法。