Effect of microstructure on stress–strain and pore-pressure response of sabarmati sand under the influence of mica

ABSTRACT

Micaceous soil is believed to be detrimental for civil engineering constructions due to the effect of high compressibility, low compacted density and low shear strength. Individual mica particle has numerous intact mica flakes foliated over each other making it flexible upon loading and rebound upon unloading due to its low hardness and resilient nature. Hence, micaceous soils with mica content more than 10% are considered undesirable for highway pavements, embankments and railway track constructions. When platy mica particles are sufficiently numerous to interact with spherical sand particles, bridging and ordering phenomena are augmented within the soil mass creating unique sand-mica particle orientation (MS microstructure) unlike sand-sand particle orientation (PS microstructure). The current experimental research was conducted to evaluate the variation in stress–strain, pore pressure and effective stress path response of Sabarmati sand under the influence of mica (sand with 30% mica and pure sand) with MS and PS microstructure respectively. Effect of particle crushing on stress–strain and pore pressure response was also studied on Sabarmati sand with MS and PS microstructure. Distinctive macroscopic response was observed in Sabarmati sand with MS microstructure under the influence of mica as well as mica particle crushing.     

南京地电阻率长趋势变化与区域应力调整的关系研究

江苏南京台北南测道2013—2016年年初出现了与邻近的南京江宁台同步的地电阻率长趋势上升变化,2016年的年中出现了与江宁台和稍远距离的江苏高邮、新沂台同步的趋势下降变化。本文用年变形态、消除年变等数据处理方法并联系该区降雨量分析了南京台等地电阻率长程观测数据,基于视电阻率变化与地下介质内部骨架电阻率ρ°、裂隙水电阻率ρf、裂隙率ν之间的本构关系讨论了地电阻率趋势变化的原因,得到:该台南北向测道地电阻率趋势上升变化起因于台站及周边区域性地下介质的应力调整过程,动力来源可能是本区域地壳局部构造运动。     

动态应力触发研究进展

本文从库仑破裂应力与动态应力触发原理、观测事实与研究现状以及存在的问题与展望等3个方面介绍了动态应力触发的研究进展。其中,在主震对余震活动、强震对后续远场地震活动、不同破裂类型的地震之间及强震对火山(泥火山)的动态应力触发作用、一次大地震中子事件之间的动态应力触发关系以及动态应力触发的时间延迟等方面进行了详细讨论。分析认为,动态应力触发理论在解释震后余震分布、远程触发以及对火山触发性喷发等方面得到了较好的结果;动态应力触发可能会受断层破裂方式和方向的影响;大地震中子事件之间的动态应力触发关系对震源研究有重要意义;动态应力触发现象普遍存在时间延迟。     

横观各向同性场地中埋置衬砌隧道对qP波的散射

采用间接边界元法(IBEM)结合"分区契合"技术,研究qP波入射下横观各向同性(TI)场地中衬砌隧道的动力响应问题。方法充分利用半空间和全空间动力格林函数在分别构造含孔半无限空间域和闭合域内散射波场方面的优势,将含有衬砌隧道的层状弹性半空间分解为含孔半无限空间域和一个环形衬砌闭合域来分别进行波场构造,有效地降低了求解时间和存储量。文中验证方法的正确性,并以均匀TI半空间和基岩上单一TI土层为例,计算分析弹性半空间场地中隧道衬砌内表面动应力放大问题。结果表明qP波入射下,TI介质与各向同性介质场地中埋置衬砌隧道的动力响应差异显著,TI介质参数的变化导致场地动力特性的改变,进而改变场地与衬砌隧道的动力相互作用机制,显著影响着衬砌内表面动应力的大小及其空间分布。     

大规模群桩基础水平承载力效应系数计算研究

桩基础在水平荷载或地震作用下的承载力计算一直是工程界的一个研究难点,近年来随着建筑、桥梁桩基础的规模大幅增加,基于小规模、小比例尺群桩基础水平承载力试验得出来的结论和计算方法可能会不适应新的计算要求,相关的认识和计算方法需要重新论证和更新。本文针对大规模群桩基础水平承载力效应系数的计算问题,首先对国内外研究进展进行调研,发现现有的规范计算方法可能会高估群桩基础的水平承载力。针对这些问题,对大规模群桩基础的水平承载力效应系数进行有限元数值计算分析,探讨水平承载力效应系数的规律,给出相应的计算方法,并与规范计算方法结果进行对比。本文的研究结果可为相应的工程设计问题提供依据,结果的适用性需要今后进一步的检验。     

考虑尺寸效应的近海桥梁天然橡胶隔震支座力学性能老化时变规律研究

目前天然橡胶支座（NRB）的性能研究大多未考虑尺寸效应,在前期开展的近海桥梁隔震支座和材料老化时变规律研究的基础上,同时考虑支座直径尺寸变化和老化作用时间的影响对NRB的性能进行研究。首先采用ABAQUS有限元软件对不同直径尺寸NRB的性能进行分析,得到了NRB性能随直径尺寸的变化规律;然后结合前期老化作用对NRB及其橡胶材料性能时变规律的影响研究成果,分析了直径尺寸及老化作用时间共同作用下,NRB性能的变化规律,并通过ABAQUS有限元分析,验证了该变化规律的准确性。结果表明:NRB的水平刚度和竖向刚度均随其直径尺寸的增大呈正比例增大趋势;NRB水平刚度比和竖向刚度比均随老化作用时间的增长呈线性增大趋势;且直径为150mm的NRB在实际环境老化60a后,其水平刚度和竖向刚度的增长幅度分别为:30.8%和16.41%,由此可见老化作用时间对NRB水平刚度的影响较显著,对其竖向刚度的影响较小。研究内容可为隔震桥梁结构中支座缩尺模型试验的相关设计提供参考,并为将实验室缩尺橡胶隔震支座的相关成果较好地应用于实际工程计算及设计中提供依据。     

鄂尔多斯块体西南缘地区震源机制解与构造应力场特征分析

计算了2001年1月至2018年9月鄂尔多斯块体西南缘地区（33°—38°N,103°—109°E）M_L≥3.0地震的震源机制,分析了该区域震源机制解特征,在此基础上,采用平均矩张量技术反演了该区域的构造应力场特征。结果表明,研究区震源机制类型以走滑型和逆冲型为主,其空间分布基本与区域构造动力背景和断裂性质一致,少量不符合区域构造性质的震源机制则反映了局部地质构造的复杂性。区域构造变形主体为NE向压缩,NW向相对扩张,反映了青藏高原块体对鄂尔多斯块体的直接作用。     

秦岭—大别东段应力状态研究

本文首先通过Snoke发展的利用P波、 SV波和SH波的初动和振幅比方法计算秦岭—大别东段2008年以来83次M_L≥2.5地震的震源机制解, 然后通过FMSI方法反演得到平均应力场的方向特征: 近东西向的水平挤压和近南北向的水平拉张作用, 与参数统计结果一致; 进而通过震源机制的一致性参数分析应力场方向的变化信息。 分析表明震源机制解呈现了由变化紊乱、 偏离平均应力场到变化一致、 趋于平均应力场再到变化紊乱、 偏离平均应力场的变化过程, 在显著地震前, 研究区整体的震源机制一致性参数处于持续低值状态; 计算了2008年以来93次M_L≥2.5地震的视应力, 拟合视应力与震级的关系, 分析扣除震级影响的差视应力随时间变化特征, 近似反映研究区应力大小的变化。 分析表明显著地震前研究区的差视应力值呈现出明显的先上升后下降的变化过程, 在下降过程中发生地震; 最后利用震源机制一致性参数和差视应力综合分析研究区的应力状态, 均表明显著地震前震源区的构造应力场增强。 目前研究区的震源机制一致性参数较高、 差视应力较低, 研究区的应力水平较低。     

2010智利莫尔M_W8.8地震对其破裂区及附近地区地震活动性的影响

强震的发生与地壳中应力增加有关。库仑破裂应力被用于研究由于某次强震发生所产生的应力变化。2010年智利莫尔M_W8.8地震发生之后,其破裂区以南地区没有发生M≥6.0地震,而在其以北地区于2015年在智利发生了伊亚佩尔M_W8.3级地震。在这两个地区地震活动性悬殊。本文利用库仑破裂应力研究了2010年智利莫尔M_W8.8地震在这两个地区产生的应力变化。结果表明,2010年智利莫尔M_W8.8地震在其破裂区以北地区产生的应力变化为正值,有利于断层错动发震,而在其破裂区以南地区产生的应力变化为负值,具有抑制断层错动发震的作用。     

2015年四川乐山金口河M5.0地震孕震构造条件分析

2015年1月14日乐山金口河M5.0地震发生在历史地震强度较低的川南山区与四川盆地交界一带。基于四川区域地震台网的震相报告与波形资料,采用双差定位法对地震序列进行重新定位,同时,采用CAP波形反演方法及HASH方法反演了主震及序列中8次M_L≥2.0地震的震源机制解。另外,利用Coulomb3计算了主震发生后库仑应力改变量,得到的结果如下：①重新定位结果显示,金口河M5.0地震位于（103.18°E,29.32°N）,震源深度16.6km,略深于波形反演结果（12km）。序列分布在NNW向天全-荥经断裂和NE向西河-美姑断裂的交汇部位,余震序列在空间上呈NE向展布。②M5.0主震的机制解为节面Ⅰ：走向350°/倾角46°/滑动角107°,节面Ⅱ：走向146°/倾角47°/滑动角73°,表现为走向NW（NNW）、中等倾角的逆冲型运动方式。序列中其余8次M_L≥2.0余震大多以走向NE的逆冲型地震为主,个别为走滑或正断层类型。主震和大部分余震的节面方向不一致,主震节面方向与余震长轴方向也不一致。③主震后库仑应力改变量显示,余震主要发生在主震引起的库仑破裂应力增加的区域。综合分析推测,NNW向天全-荥经断裂为本次地震主震的发震构造,倾向NE的机制解节面Ⅰ指出了该断裂的几何产状;M5.0主震发生后,立即触发了其旁侧的NE向西河-美姑断裂,并激发了多次余震。