液化土层地震动模拟计算方法及验证

针对目前土层反应分析方法难以模拟液化土层地震动时程的缺欠,在工程力学研究所原有有效应力分析程序基础上提出了一个改进的计算方法并进行了验证。改进方法中,通过每个应力循环模拟土的非线性进程以及液化导致的土刚度衰减过程,并引入了新建立的适于非均等固结随机地震荷载作用下的孔压增长模型。将计算方法与实际地震记录及大型振动台实验结果进行了对比,结果表明：在峰值加速度、液化后波形变化、时频曲线及加速度反应谱等主要特征上,计算结果均与现场实际记录及振动台实验基本一致;在液化引起地震动特征变化上,计算出的液化较非液化土层加速度反应谱的增量与实验结果一致。说明所提出的改进方法可以用于液化土层地震动的模拟。     

液化土层上建筑物倾斜计算要点初步分析

地震中饱和砂土地基液化会引起结构物倾斜并导致其功能丧失,但目前缺乏相应的数值模拟方法。通过振动台简单模型试验,寻找输入波-基底竖向动应力-基底孔压-结构震陷之间的关系,提出发展液化土层上建筑物倾斜数值模拟方法所需要考虑的要点和应满足的条件。结果表明：（1）分析方法中孔压增长模型应适于不规则波计算,能准确地计算出孔压增长过程,准确地计算出峰值一样但不同波形下孔压增长的差别;（2）孔压增长模型应能反映土的各向异性特性对孔压增长的影响,能合理地计算出拉、压不同应力作用下孔压增长的差异;（3）孔压增长模型应能反映非均等固结条件对孔压增长过程的影响,能合理地计算出结构底部不同固结比土体中孔压增长过程;（4）分析方法中土体变形的计算应能跟踪液化过程中的变形发展,且具备大变形计算能力。     

可液化土中地铁结构的地震响应

在饱和土耦合作用与土和结构相互作用理论基础上,以地铁车站为例,用有限元法研究地下结构在地震液化作用下的响应。所采用的软件为动力两相体非线性有限元软件Dyna-Swandyne-II,该软件可以应用先进的Pastor-Zienkiewicz III广义塑性模型模拟可液化土的动力特性,应用u-p形式的Biot方程,在有限元分析中充分考虑孔隙水与土之间的耦合,同时考虑地下结构与饱和土在动力作用下的非线性相互作用。分析了地铁车站的动力响应,包括地铁内力、加速度以及地铁位移。研究结果表明,地铁结构在地震液化作用下会产生较大的上浮,从而对结构造成比较严重的破坏;地铁结构在地震作用下的最大内力位于结构的交接处。因此,结构交接处的配筋应该格外小心。     

双桥静力触探法判别上海薄夹层粘土地基液化研究

通过对11项典型工程场地进行原位取土及双桥静力触探原位测试分析,重点研究了上海地区薄层粘性土（或粘质粉土）夹层对液化判别的影响,统计分析了锥尖阻力qc、摩阻比Rf与土层粘粒含量的相关关系,提出了完全依据双桥静力触探试验的地基液化判别方法,在工程应用中取得了显著经济效益。     

海底缓坡场地地震侧移数值分析方法

地震动使海底倾斜土层软化、液化并产生永久变形和位移。基于有限元理论,提出一种海底缓坡场地地震引起水平侧移的数值计算方法,将波浪荷载简化为恒定压力荷载和初始孔压,采用二维有效应力动力有限元分析方法进行液化分析,同时由模量软化理论得到土层在地震动各时段的模量,通过非线性静力方法计算软化、液化引起的水平侧移。由算例分析了土层坡度、液化层及上覆非液化层厚度、波浪荷载等因素对侧移的影响,通过对比分析表明了该方法的有效性,可为近海工程场地地震地质灾害评价提供参考数据。     

饱和黏性土和砂砾石料振动孔压的试验研究

在国内外主要孔压发展模型的基础上,对某土石坝心墙防渗黏性土和坝基砂砾石料饱和试样进行动三轴试验,提出了两种材料的顾淦臣孔压模型,并对砂砾石料的孔压发展规律作了深入地分析,提出了不同固结比Kc时振动孔压比和振次比的函数关系。试验结果表明,动孔压随振动周数和振动强度的增加而增加,随固结应力比或初始剪应力比的增加而减小;无论等压或偏压固结,黏性土均不会出现动孔压ud等于围压力? 3c的液化现象,其孔压比Ru均小于0.5,多数试样Ru = 0.1~0.4;当等压固结Kc =1.0时,砂砾石料最终孔压值均可达到围压;偏压固结Kc ≥1.5后,试样是否达到Ru= ud /? 3c =1.0取决于动应力? d是否大于主应力差（? 1c－? 3c）,即? d是否形成拉应力,使试件伸长,但当Kc很大后,? 1c和? 3c相差太大,需施加非常大的? d才能使其应力应变反向,试样的大变形先于Ru=1.0的应力状态出现,即不可能达到初始液化;固结比Kc对不同土料动孔压的影响是不同的。     

穿黄工程北岸砂基抗液化处理措施研究

南水北调中线穿黄(河)工程处于7度地震区。北岸明渠地基存在深厚砂层,砂基的抗震液化问题是设计中需要研究处理的关键技术问题。为此,进行了大量的现场标准贯入试验、室内动三轴试验和地震反应分析,以判别液化的深度、范围及确定优化的处理措施。简要介绍了试验及数值分析的研究情况及主要的研究结论。     

水库围堤地基液化段抗震加固效果的数值分析

对某已建水库围堤基础液化段,采用FLAC 3D软件进行了数值模拟研究,对高压旋喷墙加固效果进行了分析评价,论证了高压旋喷墙加固方案的合理性和可靠性。分析结果表明,围堤基础部分土层有液化趋势,土体会产生较大的侧向变形,进行围堤基础加固很有必要。高压旋喷墙很适合对该水库进行除险加固,加固后的围堤基础液化段的应力和变形都在允许范围之内,能够保证水库的安全运行,这为已建水利工程的维修加固提供了技术依据。     

Unified modeling of flow liquefaction and cyclic mobility

Flow liquefaction and cyclic mobility are two different phenomena that are encountered during strong earthquakes. Flow liquefaction is associated with the contractive behavior of loose granular materials and cyclic mobility is associated with the dilative response of both loose and dense granular materials at low confining stresses. These two types of response pertain to the same material and therefore should be modeled in a consistent manner. Whether a soil in a given state exhibits contractive or dilative behavior is dependent on its dilatancy, d=d_v^p/d_q^p. A form of the dilatancy d=d(η,ψ,C) is proposed, where η=q/p is the stress ratio, and ψ and C denote the internal state variables and the intrinsic properties, respectively. It has been shown that such a state-dependent dilatancy is effective in describing both the contractive and dilative behavior. This allows the soil behavior associated with flow liquefaction and cyclic mobility during earthquakes to be modeled in a unified way.     

砂土地震液化预测的人工神经网络模型

在简要分析BP算法的基础上,应用BP网络的理论与方法,选取烈度、震中距、平均粒径、不均匀系数、地下水埋深、砂层埋深、标贯击数、剪应力比等8个实测指标,建立了砂土液化预测的神经网络模型。通过实例计算与模型评价、验证了该模型的科学性、高效性并较规范法、Seed简化法等传统方法具有更高的预测精度,说明人工神经网络是解决非线性问题的有效方法之一。