岩石的流变性质与断层模型

本文以断层带的为形机制为主题，简要总结了与此相关的岩石流变性质的研究结果，讨论了已有的几个断层带模型，并就进一步应开展的研究课题提出了一些建议。     

青藏高原-天山大陆内部地壳变形三维数值模拟研究

大量研究事实证明,板块相互作用除了在板块边缘产生地壳强烈变形外,其应变可以扩展到远离板块边界的大陆内部,对板块相互作用的远程效应以及大陆内部地壳变形的动力学机制目前仍然有争议.本文结合前人对大陆岩石圈流变学研究的知识和现代GPS观测结果,应用三维有限元数值模拟技术探讨了印度大陆向北推挤与青藏高原-天山地壳变形的动力学关系.模拟地壳的流变学用Maxwell黏弹性模型近似,印-藏的汇聚速度用大量GPS观测的速度边界约束,而欧亚大陆内的远程边界用弹簧约束.在重力方向上,模型考虑了重力加载和位于深部的静岩压力边界.通过大量模型的计算,在均一的地壳流变学框架下印-藏汇聚的应变使研究区内发生整体隆升;然而当考虑青藏高原,塔里木地块和天山等区域中地壳流变学可能存在的横向不一致时,可以发现印藏汇聚的应变经青藏高原吸收后可以跃过塔里木导致天山地区的强烈变形.这暗示新生代以来发生在天山地区强烈地壳变形的动力学可能与印-藏汇聚过程中青藏高原-塔里木天山一带岩石圈流变学存在横向不均一有关.这对我们进一步认识板块相互作用的远程效应和大陆内部岩石圈变形机制有一定理论意义     

流变边界层及其对华北克拉通热/地震岩石圈底界差异的意义

二维热传导/对流数值模型显示,纯传导的固体岩石圈与纯对流的流体软流圈之间存在一过渡层,即流变边界层,其间传导与对流共同作用来传递热量.流变边界层厚度主要由软流圈黏性系数(η)控制,而受固体岩石圈厚度及热状态影响很小.随着η从1×1021Pa·s降低至1×1019Pa·s,流变边界层也随之减薄,流变边界层的厚度与lg(η)成正比.流变边界层的存在是造成热岩石圈与地震岩石圈厚度差异的重要因素.全球典型克拉通岩石圈的对比结果表明,地震岩石圈厚度普遍大于热岩石圈厚度,二者的差异多数在70~90km,很好地验证了流变边界层的存在.研究发现二者的差异在华北克拉通自西向东逐渐减小:由西部鄂尔多斯的约80km减少至渤海湾盆地的约20km.反映出华北克拉通岩石圈下部流变边界层厚度自西向东减薄,意味着软流圈黏性系数自西向东逐渐降低.这可能与中生代太平洋俯冲脱水形成的低黏大地幔楔有关,从一侧面印证了太平洋俯冲对华北克拉通破坏的影响.     

反复荷载下混凝土框架柱塑性铰区基于延性的抗剪承载力机理分析

在试验研究的基础上,以框架结构延性设计为目的采用桁架＋拱模型研究了框架柱塑性铰区域抗剪受力机理,分析了,位移延性系数、加载循环次数等因素对框架柱构件塑性铰区域剪切受力性能的影响,并结合试验结果提出了混凝土框架柱塑性铰区域剪切承载力抗震延性设计实用公式,可有效实现结构的延性破坏机制。主要为配合GBJ10-89的修订,该成果已被《混凝土结构设计规范》（GB50010—2003）吸收。     

克拉玛依科博馆倾斜结构抗震设计

结合克拉玛依市科技博物馆工程,对超限倾斜结构设定性能设计目标,并针对性能目标提出抗震措施及抗震构造措施.考虑结构材料的非线性属性,采用静力非线性分析方法,分析倾斜框架-剪力墙结构在地震作用下的响应,尤其是结构在罕遇地震作用下的非线性动力特性.结果表明,结构在罕遇地震下也是安全可靠的,剪力墙尚处在弹性范围,未出现塑性铰,...     

新型摩擦“塑性铰”构造的抗震性能研究

提出了一种安全性高、成本低的新型摩擦"塑性铰"构造的概念和几何设计,以实现精准耗能和大震可修的延性设计抗震目标。以钢结构梁柱延性节点的设计理论为基础,推导了该构造的力学性能理论和工作机制,并应用于钢框架结构进行了静力弹塑性分析。通过ABAQUS有限元软件建立了5个工况的数值分析模型,进行了有限元模型的循环往复位移荷载分析,探究了新型摩擦"塑性铰"构造的抗震性能。结果表明:该构造模型仅发生了抗剪螺栓的剪切破坏,可实现其精准耗能和结构的快速修复;具有较好的转动性能,满足层间位移角要求;摩擦耗能随着旋转加载螺栓预应力和摩擦系数的增大而增大,其滞回曲线较饱满,延性系数较大,具有较好的抗震性能;理论分析和有限元分析的承载力基本吻合,分别为15.92 kN、15.84 kN;抗剪螺栓的剪切和纯摩擦耗能两阶段的等效粘滞阻尼系数分别为0.318、0.671,纯摩擦耗能阶段的耗能能力较好。在钢框架中摩擦"塑性铰"的形成与发展符合抗震性能要求,Pushover分析可作为结构抗震性能评估的有效方式。     

基于塑性损伤本构的双层模块装配式组合剪力墙抗震性能研究

以双层模块装配式组合剪力墙结构为研究对象,考虑塑性损伤本构关系建立了该双层装配式剪力墙结构的数值有限元计算模型,引入试验结果对所建数值模型进行了验证分析,在此基础上调查了跨高比、高厚比、混凝土强度和栓钉间距等参数对双层组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：考虑混凝土和型钢材料的塑性损伤本构可更为准确地模拟剪力墙构件在往复加载过程中的力学性能,且与试验结果具有更优的吻合度;双层模块组合剪力墙具有良好的抗震性能,跨高比、钢板厚度增大有利于提高剪力墙构件的承载力和滞回性能,而混凝土强度和栓钉间距对承载力和滞回性能的影响不大;刚度退化比较稳定,跨高比对割线刚度的影响最大、高厚比次之,混凝土强度和栓钉间距几乎无影响;栓钉间距对混凝土损伤发展行为影响较大,建议栓钉间距取150 mm。     

FRP约束混凝土矩形短柱的延性分析

将已有混凝土柱延性的定义、纤维截面模型及等效塑性铰方法应用于纤维增强复合材料(FRP)约束矩形混凝土试件的延性分析,通过FRP约束矩形混凝土应力-应变关系考虑FRP约束的影响,计算结果与试验结果符合较好。同时,对FRP约束混凝土矩形柱延性的主要影响参数进行了分析,该方法可以进一步用于FRP约束混凝土试件延性的定量参数研究。     

Study of the seismic response of a recycled aggregate concrete frame structure

Based on six-degree-of-freedom three-dimensional shaking table tests, the seismic response of a recycled aggregate concrete （RAC） frame was obtained. The analysis results indicate that the maximum story shear force and overturning moment reduce proportionally along the height of the model under the same earthquake wave. The story shear force, base shear coefficient and overturning moment of the structure increase progressively as the acceleration amplitude increases. The base shear coefficient is primarily controlled by the peak ground acceleration （PGA）. The relationships between the PGA and the shear coefficient as well as between the PGA and the dynamic amplification factor are obtained by mathematical fitting. The dynamic amplification factor decreases rapidly at the elastic-plastic stage, but decreases slowly with the development of the elastic-plasticity stage. The results show that the RAC frame structure has reasonable deformability when compared with natural aggregate concrete frame structures. The maximum inter-story drift ratios of the RAC frame model under frequent and rare intensity 8 test phases are 1/266 and 1/29, respectively, which are larger than the allowable value of 1/500 and 1/50 according to Chinese seismic design requirements. Nevertheless, the RAC frame structure does not collapse under base excitations with PGAs from 0.066 g up to 1.170 g.     

淤泥质软土动态流变特性与流变参数研究

实际调查和理论分析表明,软弱岩土具有流变特性,动态载荷作用加速了软弱岩土的流变行为,成为诱发岩土地质灾害的重要因素和主要动力。在测试分析动载作用下淤泥质软土的流变力学特性基础上,建立了动态黏弹塑性流变力学模型和流变方程,推导出动态流变参数计算式;通过测试,分析了动态剪切作用频率、动态剪切应变、淤泥质软土含水率等因素对动态流变参数影响特性。研究结果对揭示动载作用下淤泥质软土动态流变特性与流变参数影响变化规律,探索软弱岩土突发地质灾害的流变动力学机制等具有一定的理论和现实意义。