考虑实测锤击数影响的动力触探杆长修正系数研究

现行规范中动力触探锤击数修正系数的确定需考虑实测锤击数影响,而业内对此少有研究。在一次人工做功击打时,动力触探落锤和探杆通过碰撞传递机械能,基于一维碰撞理论,若恢复系数不为0,则二者碰撞后速度不等,在重力和土阻力作用下会继续碰撞。推导了仅计算首次碰撞后探杆能量、计算首次碰撞后落锤与探杆能量之和及计算首次碰撞后有限次碰撞3种计算方案下的杆长修正系数计算方法。研究结果表明：在碰撞过程中和在一次人工做功击打的两次碰撞间是否考虑土体阻力作用,对杆长修正系数的计算都有影响。使用计算首次碰撞后落锤与探杆能量和的计算函数对现行规范中杆长修正系数拟合,得到重型和超重型决定系数分别为0.9935、0.9751。仅考虑两次碰撞间土体对探杆阻力的影响,使用计算首次碰撞后有限次碰撞的计算方法,当恢复系数≤0.3时,计算得到的杆长修正系数随锤击数增大而减小。     

考虑渗流的饱和粉土地层盾构开挖面稳定分析

土压平衡盾构在穿越高水位钱塘江粉土地层时,地下水与密封舱之间的高水压差会产生过大的指向开挖面的渗透力。钱塘江粉土黏聚力低,开挖面自立性差,且土体模量小,过大的渗透力会使土体产生更大的变形,导致开挖面失稳。数值模拟中合理选取土的本构关系与模型参数,对计算结果的可靠性十分重要。为了研究渗流条件下开挖面稳定性问题,基于室内试验,对钱塘江粉土的摩尔-库仑本构模型和摩尔-库仑应变软化本构模型参数进行研究。研究发现,钱塘江粉土的剪应变是轴向应变的1.5倍;根据三轴卸荷试验得到应变软化内摩擦角和剪应变的关系,当剪应变为4.7%时内摩擦角达到峰值为25°,剪应变为7.4%时内摩擦角达到残余值为21°,剪应变在4.7%～7.4%之间时,内摩擦角线性减小。采用有限差分软件建立39组三维分析模型,通过与离心机试验的极限支护压力和地表沉降对比发现,相同水位情况下,摩尔-库仑应变软化本构模型计算的极限支护压力与离心机试验的最小误差为3.1%,最大地表沉降的误差为5.67%。证明了在钱塘江粉土地层中使用摩尔-库仑应变软化本构模型的可行性及模型参数的可靠性。     

考虑不均匀冻胀土体-衬砌隧道在寒区的振动响应

在频域内研究简谐均布荷载作用在寒区不均匀冻胀土体-衬砌隧道中的动力响应问题。将衬砌与冻土间视为紧密接触,冻土及非冻土间由于组构、性质间的差异可发生相对移动,在考虑覆盖于隧道周围冻结土体发生不均匀冻胀的前提下得到简谐荷载作用在衬砌内径所引发的系统振动解析解。根据非冻土、冻土以及衬砌间的连续条件和边界条件得到待定系数,并得到寒区隧道系统中不同介质的位移以及应力的解析解。对具体参数模型进行算例分析,发现：隧道系统的介质（衬砌,冻土及非冻土）参数变化会对冻土环向应力幅值、不同冻结状态土体径向位移幅值及其基频产生影响;不均匀冻胀会改变外荷载作用下隧道周围冻土中的动力响应;寒区隧道系统径向位移幅值随距离隧道圆心的增加呈现衰减的趋势,非冻土径向位移幅值较冻土减小明显。     

基于强度参数的内排土场软基底局部换填率估算与应用——以内蒙古白音华一号露天矿为例

为了更加经济有效地提高软基底内排土场边坡稳定性,以白音华一号露天矿为工程背景,通过直剪试验测定了排弃物-弱层接触面和排弃物-砂岩接触面抗剪力学指标,提出了局部换填条件下排弃物与基底接触面的等效抗剪力学参数的确定方法;基于刚体极限平衡理论,计算不同换填率条件下的边坡稳定系数,以安全储备系数为限定条件提出了基于强度参数的内排土场软基底局部换填率估算方法,并采用数值模拟手段进行验证。研究结果表明：确定白音华一号露天矿排弃物-砂岩接触面的黏聚力为25.78 kPa,内摩擦角为17.58°;排弃物-弱层接触面的黏聚力为7.50 kPa,内摩擦角为9.72°;局部换填情况下软基底内排土场边坡稳定性系数与换填率呈正相关一次函数关系;计算求得满足安全储备系数要求的内排土场某阶段基底换填率为20%;局部换填处理后软基底内排土场边坡的滑坡模式仍为以圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的组合滑动。     

河流功率梯度在泥石流空间易发程度调查中的应用:以金沙江流域为例

泥石流空间易发程度调查是开展地质灾害防范和制定生态修复计划的基础之一。目前单纯依靠野外调查并结合遥感观测,或以小流域为单元的泥石流模拟,均难以在大空间范围内高效、准确地识别潜在泥石流沟。鉴于泥石流是一种高能重力流,此次研究以金沙江流域为例,在假定物源供给无差异条件下,提出通过求算河流功率梯度（ω）来实现地表外动力活动强度定量刻画和泥石流空间易发程度调查的新方案,并将泥石流沟验证点数与ω值关系曲线的比降趋势突变位置作为阈值（1×10?4 W/m2）,提取出大约3.2万条长度超过200 m的高能河谷或泥石流易发沟谷。这些沟谷基本位于金沙江和雅砻江干流中下游,在大约30 km距离的缓冲区范围内密集分布,其数量与缓冲区宽度存在乘幂函数关系。在全球变暖背景下,未来发生极端气象事件可能性趋于增加,这些地带,尤其是梯级库区河段应做为泥石流灾害的重点防范区。研究的最终结果提供了金沙江流域泥石流易发沟谷的空间位置及ω值的点阵数据集,可供检索高能河谷的准确位置,也可作为相关地质灾害与地表过程研究的基础数据和资料。      

湘中古台山金锑矿床变形序列、成矿事件及控矿构造

湘中古台山金锑矿位于雪峰构造带西南段东北部,发育SN向金矿脉和NW向金锑矿脉2类矿脉。前人提出SN向和NW向断裂为容矿构造,并获得了印支期成矿的⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素年龄,但对容矿断裂的性质、形成时代以及2类矿脉的时代关系缺乏研究和认识。鉴于此,文章通过地表和井下露头构造以及矿化蚀变的观测、解析,结合区域构造特征、区域构造演化和测年资料等,厘定了古台山金锑矿区构造变形序列及其时代、不同类型矿脉的成矿时代和构造背景,探讨了构造控矿规律及动力机制。主要认识如下：(1)研究区自早至晚经历了5期主要变形事件：志留纪晚期受到NWW向挤压,形成NNE向板劈理、NNE向褶皱(水车背斜)、SN向顺层断裂、逆冲剪切破裂和断裂;中三叠世晚期受到NNW向挤压,局部形成NEE向轴面劈理;晚三叠世受到SN向挤压,形成EW向褶皱、NW向—NNW向右行走滑断裂和剪切破裂、NNE向左行走滑断裂和剪切破裂、EW向逆冲剪切破裂等;中侏罗世晚期受到NWW向挤压,形成EW向右行剪切破裂和断裂;古近纪中晚期受到NE向—NNE向挤压,形成SN向—NNE向右行剪切破裂和断裂、EW向—N...     

门源M6.9地震诱发地质灾害特征研究

2022年1月8日发生的门源M6.9地震诱发了崩塌、滑坡、砂土液化、地裂缝等多种同震地质灾害。通过对门源M6.9地震地质灾害进行现场调查,得出了地质灾害的分布特征和各类型地质灾害的主要特点,分析了地震地质灾害不发育的原因,并对地震地质灾害的长期效应进行了分析预测。研究结果表明：门源地震诱发地质灾害主要分布在震中附近;崩塌、落石总体规模较小,滑坡多为岩质滑坡,且以冰碛物和表层岩土体的溜滑为主。受表层土体冻结和孔隙水压力消散的影响,饱和砂土液化沿较窄的地裂缝呈串珠状分布,喷出物多为粉细砂。地震形成了4条左旋左阶斜列的地表破裂带,并在极震区内形成了大量的地裂缝。断层破碎带对地震动的阻隔作用、覆盖层薄、地表土冻结可能是造成本次地震地质灾害总体不发育的主要原因;地震产生的大量地裂缝导致斜坡和堆积体的稳定性减弱,在耦合集中降雨、冻融作用等因素后可能诱发滑坡灾害,松散堆积于沟床处的崩滑物作为物源,可能会增加地震影响区泥石流灾害的风险。     

近场地震下钢框架结构地震易损性分析

为阐明近场地震速度脉冲效应对周期较长的钢框架抗震性能的影响规律,采用增量动力分析（IDA）方法,对符合我国现行设计规范的三个不同设防水平的钢框架结构进行了地震易损性分析,并对比分析了其在近、远场地震下的地震易损性差异。结果表明：近场地震作用的速度脉冲效应将放大钢框架结构的动力响应,并增大其概率地震需求模型的不确定性;相同地震强度下,近场地震作用的速度脉冲效应将增大钢框架结构的损伤破坏概率,且周期较长的低设防水平钢框架结构在近场地震作用下更易损伤破坏;鉴于近场地震对钢框架结构地震易损性的显著影响,建议评估钢框架结构的震害风险时,应针对近场和远场地震作用分别建立易损性模型。     

地震作用下可液化场地管道上浮动力响应及影响因素分析

地震作用下土体发生液化之后,由于超静孔隙水压力的产生和土体抗剪强度的降低,管道易发生上浮破坏。为研究管道上浮动力反应的影响因素,基于OpenSees有限元软件,通过目标反应谱和谱匹配等方法选取地震波,考虑不同管土特性和地震动特性,对地震作用下管道上浮动力反应进行了二维数值模拟。结果表明:土体相对密度、管径和管道埋深对管道上浮反应的影响较大,分别给出了土体相对密度、管径、管道埋深对管道上浮位移的影响规律及对应拟合公式;长持时地震动作用下,超静孔隙水压力消散较慢,管道上浮位移可达短持时地震动作用下管道上浮位移的2倍左右;近断层脉冲地震动作用下,管道上浮破坏和横向破坏两种破坏模式同时存在,且由于速度脉冲效应,管道横向破坏风险大于上浮破坏风险。     

基于耐震时程法的钢筋混凝土框架弹塑性地震响应及损伤发展

耐震时程法（ETA）仅需少量的非线性时程分析,便可以掌握结构倒塌破坏的全过程。但是,此方法目前较少应用于结构倒塌失效分析。本文探讨了耐震时程曲线的特性及拟合思路,以钢筋混凝土框架为研究对象,应用ETA方法分析了钢筋混凝土框架的地震响应及损伤发展。研究结果:（1）混凝土框架结构的地震响应分析结果表明:采用ETA方法分析时结构顶点位移和层间位移角与采用IDA方法分析时接近,而最大基底剪力会略大;但是,两种方法的结果相关系数均接近于1。（2）强震下的结构倒塌分析结果表明:ETA方法能较为准确的预测结构的塑性铰分布、塑性铰出现概率及塑性铰发展顺序。当采用多条耐震时程加速度曲线作为输入时,评估结果准确性更高。由于ETA方法仅需进行少量几条耐震时程分析且计算高效,因此ETA方法可以成为预测结构失效模式的高效方法。