地下结构地震反应规律和抗震设计方法研究

随着城市轨道交通系统,尤其是地铁的大规模建设,城市轨道交通系统的安全问题已经成为重中之重。地铁系统要在长时间的运行周期内保证安全,就必须具有良好的抗震性能。对于地下结构抗震问题,模型试验和数值计算是必不可少的两种手段,合理且简便的抗震设计方法是研究所要达到的目标,而地下结构周围土体材料的非线性动力本构模型是研究中的难点。本文对地下结构的地震反应规律和抗震设计方法进行了深入研究,取得了如下研究成果:(1)土的本构模型。根据Hardin和Drnevich提出的土体动应力-应变关系曲线以及其在非等幅往返荷载作用下的Pyke修正,结合Dafilias和Popov等人提出的边界面理论,构造了基于Hardin曲线的土体边界面本构模型,并在ADINA中利用自定义材料的二次开发实现了该本构模型。(2)二维有限元动力计算。采用Opensees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,并通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响;然后对饱和砂土中带中柱箱型隧道的地震反应进行了输入不同幅值地震动时的动力计算,分析了场地和结构的加速度反应及其频谱特性、场地的永久变形、隧道的变形和位移、以及隧道的内力分布,揭示了可液化土层中箱型隧道的地震反应规律和震害机理。(3)饱和砂土中地下结构地震反应振动台试验。完成了饱和砂土中地下结构地震反应的振动台试验,从孔压、土层加速度、土层频谱、地下结构加速度、地下结构频谱、动土压力和地下结构应变等方面分析了试验结果,并观测了宏观的试验现象,分析了饱和砂土场地以及其中埋置的地下结构的地震反应规律。(4)三维有限元动力计算。在Opensees计算平台中建立了穿过饱和砂土和粘土分界面箱型隧道的三维有限元模型并且进行了动力数值计算,对比分析了分界面两侧的土层和隧道的地震反应,此外,亦分析了沿隧道纵向地表竖向位移、隧道变形和隧道内力的分布,揭示了饱和砂土和粘土对隧道地震反应的不同作用,探索了穿过饱和砂土和粘土分界面的箱型隧道的地震反应规律和震害机理,对实际工程建设中此类隧道的抗震研究具有重要意义。(5)地下结构横截面抗震设计方法。详细介绍了反应位移法的原理和具体内容,以动力时程计算的结果作为参照,比较了几种地基弹簧参数取值方法计算结果的准确性;然后在反应位移法的基础上提出了大震下地基弹簧参数取值的非线性修正,并对其计算结果进行了验证;最后又依据地基弹簧参数取值的非线性修正,进而提出了基于反应位移法的地下结构简化pushover分析方法,并根据一具体算例对其计算结果进行了验证。(6)地铁隧道纵向抗震设计方法。介绍了几种常见的隧道纵向抗震设计方法,例如,BART法、质点-弹簧模型法和反应变位法等;然后将桩-土相互作用的p-y曲线弹簧引入到了地铁隧道的纵向抗震设计中,建立了超长隧道-地基土相互作用的p-y弹簧模型,并且通过对该模型的Pushover分析给出了地铁隧道的一种纵向弹塑性设计方法;最后通过多点激励对超长隧道-地基土相互作用的p-y弹簧模型进行了动力数值计算,得到了隧道纵向内力和变形的一些规律。     

考虑循环软化的非线性动力本构模型在FLAC3D中的实现

已有震害研究表明,震后边坡会因持续变形而破坏,且伴随着土体强度逐渐降低的现象,即土的循环软化行为。因此,有必要研究考虑循环软化的非线性动力本构模型以用于复杂条件下地震边坡稳定性分析。在已有的非线性动力本构模型基础上,提出了考虑循环软化的处理方法。同时,在FLAC3D平台上实现了本构模型二次开发,并通过了理论公式与已有文献中试验数据的验证。结果表明：计算出的骨干曲线与理论公式一致,且计算出的动剪切模量比及阻尼比与试验数据吻合较好,能够克服Hardin-Drnevich模型和Davidenkov模型在较大应变处（>0.01%）过高地估算阻尼比的缺陷;考虑了循环软化后,计算出的剪切强度有明显降低,且当遇到骨干曲线剪应力可以连续地过渡到软化后的主干曲线上,模型的收敛性较好。所开发的本构模型可为大应变条件下软土场地及边坡地震灾害评估提供支持。     

双轴应力下非贯通节理岩体压缩损伤本构模型

针对目前节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理长度、倾角等几何性质,而未考虑节理抗剪强度等力学性质的不足,基于断裂力学中的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学中的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了在双轴应力下含单条非贯通闭合节理岩体的损伤变量计算公式,并根据断裂力学理论对双轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子KⅠ、KⅡ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用,给出了单组单排及单组多排非贯通节理尖端应力强度因子计算公式,由此建立了相应的节理岩体双轴压缩损伤本构模型,并利用该模型进行了相应的算例分析。结果表明：对含单条非贯通闭合节理的岩体而言,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为0,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小;对含单组单排非贯通闭合节理的岩体而言,当节理总长度一定时,随着单条节理长度的减小及节理条数的增加,岩体损伤则逐渐减小,但其减小幅度与节理条数并不呈线性关系。     

基于Burgers模型考虑损伤的非定常岩石蠕变模型

Burgers模型只能描述岩石蠕变的前两个阶段,为了描述蠕变全过程,考虑蠕变参数的时间效应及损伤带来的影响,采用非定常黏性元件取代Burgers模型中串联的定常黏性元件,使其能描述加速蠕变阶段。根据损伤变量的变化特征,假定了一个函数,经过Lemaitre应变等效原理,代入Kelvin模型可得到能描述蠕变衰减阶段的模型。试验数据拟合结果显示,改进的Burgers模型能很好地描述加速蠕变阶段,模型拟合曲线与试验曲线基本吻合,相关系数高,参数取值也在合理范围内;非定常Burgers模型更适合描述不同应力下的岩石蠕变特征曲线。     

基于多样本潜在类别的旅游者生态文明行为分析——以苏州市为例

基于多样本潜在类别模型,划分旅游者生态文明行为的潜在类别,比较不同性别、学历、年龄和收入旅游者潜在类别的异同。研究发现：① 根据生态文明行为差异,可以将旅游者划分为成熟型、起步型和淡漠型3种类型,分别占旅游者总数的28.7%、33.2%和38.2%,成熟型旅游者最少。② 性别间、学历间、收入间存在较高的形貌同构性（潜在类别数目都为3）和内涵同构性（各潜在类别命名一致）,表明性别、学历、收入对旅游者生态文明行为的影响较小;高学历对成熟型、起步型旅游者的生态文明行为有少量促进作用。③ 年龄间尽管分类形貌相似（潜在类别数目都为3）,但是分类内涵存在异质性,高、中、低年龄者的潜在类别命名和占比不尽相同;中年龄者生态文明行为表现优于低年龄者,表明年龄增长对主流旅游者的生态文明行为有积极影响;高年龄者生态文明行为呈现两极分化状态。④ 生态文明行为六要素方面,游览生态文明化最易实现,其次是出行生态文明化,而餐饮、住宿、购物、娱乐生态文明化实现难度较大。最后,从旅游者、旅游企业和国家三个层面探讨旅游者生态文明行为提升路径。     

靖远矿区地震勘探中存在的问题浅析

通过总结靖远矿区近十年三维地震勘探经验,对该区施工投入的仪器及观测系统参数进行对比,指出该区前期地震勘探中存在的问题,如：块段施工及分块处理,造成相邻区块之间相邻线上波组特征变化大,解释自相矛盾,对比困难,甚至出现构造假象;某些地震剖面记录虽具有明显同相轴错断、上下盘断点清晰、落差大等逆断层特征,但后期采煤揭露仅为一褶曲,仅部分地段存在小断层;在向斜勘探区,因侧面波的影响,往往导致主测线与联络测线上反射波特征差异明显,特别是远离向斜轴的测线,在侧面波终止处,会出现断层特征,造成误判。针对上述问题,提出了应广泛应用高精度地震勘探,加强验证资料的总结与分析,进而提高勘探水平,为矿方提供更好服务的建议。     

新疆煤田地质工作新进展及发展思路

新疆维吾尔自治区是煤炭资源大省,煤炭资源是新疆优势资源转换战略的重要保障,据新疆煤田地质局完成的第三次煤炭资源预测,新疆煤炭预测资源量为1.82万亿t,占全国煤炭资源预测总量的40%。近五a来,新疆煤田地质局以重点矿区的煤炭和煤层气综合勘查为基础,以探采结合为重点,以加强质量管理为保证,取得了丰硕的找矿成果。目前,新疆煤炭已由满足内需进入到弥补、支援全国需求的重要发展阶段。在加快新疆煤炭资源勘查开发的新形势下,煤田地质工作还存在投入不足、人才缺乏、环境不佳等急需解决的问题,据此提出了应加强煤炭和煤层气综合勘探、加快人才队伍建设、深入开展煤炭科学研究等方面的工作,以促进煤田地质工作的科学发展。     

毫秒电雷管应用存在问题及措施

本文通过对福建煤电股份有限公司坑柄煤矿毫秒电雷管应用存在问题的分析,提出了应对毫秒电雷管应用存在问题的相关对策。     

山西数字形变台网观测资料分析

山西数字形变台网观测资料从数据完整率、观测精度、噪声水平、映震能力、资料的可用性、存在问题等方面进行综合分析,结果表明:台网布局基本合理,个别仪器设备运行质量与“中国地震前兆台网”的技术要求存在差距,台网总体具有较好的映震能力,但在仪器布设方面存在不足,需合理配备观测设备.     

中国生物质能产业发展面临的矛盾和挑战

本文在分析中国生物质能产业发展现状的基础上,认为当前中国生物质能产业发展受到资源家底不清、政策环境不完善和生态保护压力等因素制约,存在着产业发展总体水平低,产业体系不健全,生产成本高,产业技术水平低,行业发展无序等问题。结合这些问题,立足我国资源环境承载能力,适应市场需求变化和科技进步趋势,本文提出今后重点加强生物质能产业发展政策扶持,生物质能原料资源调查评估,生物质能转化利用技术开发和能源产业示范基地建设,以期促进生物质能产业健康快速发展。