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基于随机动力分析的高土石坝极限抗震能力研究

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岩土工程学报 2024年第10期 2237-2244页

作者：庞锐卢韵竹季睿徐斌大连理工大学建设工程学院海岸和近海工程国家重点试验室(大连理工大学)

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大，极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节，在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。基于大量高土石坝随机动力有限元计算，探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之... 详细信息

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大，极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节，在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。基于大量高土石坝随机动力有限元计算，探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之间的关系，并建议了土石坝安全控制标准。利用概率密度演化法对高土石坝进行极限抗震能力分析。结果表明：震陷率随着累计滑移量的增大而增大，二者之间符合逻辑斯蒂增长模型；取10%的超越概率，以250m规则高面板堆石坝和高心墙堆石坝为例，极限抗震能力分别为0.7g～0.75g和0.8g～0.85g；从概率角度提出了评估大坝极限抗震能力的新方法。

关键词：随机动力分析高土石坝极限抗震能力谱表达-随机函数法概率密度演化法

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考虑组构演化的砂砾土弹塑性本构模型

岩土力学 2024年

作者：徐斌王星亮庞锐陈柯好大连理工大学水利工程学院大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室河北工程大学水利水电学院河北工程大学河北省智慧水利重点实验室

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。本文在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上，引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量，基于广义塑性理论框... 详细信息

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。本文在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上，引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量，基于广义塑性理论框架建立了反映砂砾土静力及液化全过程力学特性的弹塑性本构模型。对比考虑组构演化效应前后砂砾土液化变形、应力路径和超孔隙水压力发展规律，说明了组构演化效应对于模拟砂砾土液化响应的重要影响。通过开展一系列砂砾土静、动力大型三轴试验并结合相关文献试验结果对模型性能进行了验证。结果表明该模型总体上能够合理反映砂砾土在静力排水条件下应力-应变-体变特性以及在液化过程中超孔隙水压力的累积与消散、应力路径演化和液化变形发展情况，可为砂砾土工程数值模拟提供有力的本构工具。

关键词：砂砾土液化组构演化非线性剪胀方程弹塑性本构模型

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考虑渗透系数空间变异性的堤防工程渗流分析

水电能源科学 2024年第7期42卷 207-210页

作者：庞锐徐明洋柴伊豪周扬大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

水力参数的空间变异性对堤防的渗流状态有明显影响,对其进行量化分析可为堤防的安全运行提供保障。为此,基于随机场理论建立了非侵入式随机渗流分析框架,研究了复杂堤防在不同随机场参数下堤防内水力坡降、渗流量等渗流控制指标的变化... 详细信息

水力参数的空间变异性对堤防的渗流状态有明显影响,对其进行量化分析可为堤防的安全运行提供保障。为此,基于随机场理论建立了非侵入式随机渗流分析框架,研究了复杂堤防在不同随机场参数下堤防内水力坡降、渗流量等渗流控制指标的变化规律。结果表明,变异系数每增大0.2,堤防内粘土的水力坡降最大值增加20.4%,中砂则增加60.5%,水力参数空间变异性的影响不可忽视。此外,同时考虑堤防内所有材料的随机渗流特性与仅考虑粘土随机渗流特性相比,粘土内最大水力坡降和流量存在较小波动,这意味着粘土作为主要防渗材料,其渗流安全主要受自身材料属性的影响。

关键词：堤防渗透系数渗流指标空间变异性非侵入式随机渗流

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近断层地震动作用下土石坝加速度分布研究

振动与冲击 2024年第14期43卷 66-72页

作者：徐斌李思瀚庞锐大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学建设工程学院辽宁大连116024

近断层地震动较远场地震动具有频率高、速度快、能量更加集中的特点,在短时间内会释放大量能量,对工程结构具有严重危害。规范提供的加速度分布系数不适用于高度超过150 m的大坝,随着技术不断进步,我国超过150 m的土石坝越来越多,规范... 详细信息

近断层地震动较远场地震动具有频率高、速度快、能量更加集中的特点,在短时间内会释放大量能量,对工程结构具有严重危害。规范提供的加速度分布系数不适用于高度超过150 m的大坝,随着技术不断进步,我国超过150 m的土石坝越来越多,规范已不能满足现有需求。基于中国台湾集集近断层地震动记录,建立随机脉冲型地震动模型,分别对高度为40 m、70 m、150 m和200 m的土石坝进行随机动力分析,研究坝体的动态分布系数。结果表明,近断层地震动的低频速度脉冲使坝体的加速度反应谱有较宽的敏感段,易覆盖坝体自振周期,显著增加坝体的加速度。该研究通过总结近断层区域土石坝的加速度分布规律,建议了近断层脉冲型地震动区域的土石坝坝体动态分布系数,为近断层高地震风险情况下土石坝的抗震理论和方法提供参考。

关键词：近断层地震动随机模拟高土石坝加速度分布

主余震序列作用下考虑材料参数空间变异性的边坡动力可靠度分析

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土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：徐斌王淦庞锐大连理工大学建设工程学院大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

边坡在地震作用下的动力响应研究目前主要关注单一主震作用，而没有考虑余震的影响，且材料参数的空间变异性往往被忽略。考虑土体强度参数的空间变异性，提出一种基于Newmark方法和概率密度演化方法（PDEM）的可靠度分析框架来量化余... 详细信息

边坡在地震作用下的动力响应研究目前主要关注单一主震作用，而没有考虑余震的影响，且材料参数的空间变异性往往被忽略。考虑土体强度参数的空间变异性，提出一种基于Newmark方法和概率密度演化方法（PDEM）的可靠度分析框架来量化余震及空间变异性对边坡动力可靠度的影响。首先，将物理随机函数模型、Copula函数和窄带谐波群叠加方法相结合生成主余震序列。此外，基于谱表示法生成随机场并根据对应坐标将参数赋值到有限元模型中。然后，采用Newmark位移法批量计算主余震序列作用下考虑材料参数空间变异性的边坡的永久位移，并通过位移均值分析黏聚力和摩擦角的变异系数（COVC和COVF）、余震和峰值加速度（PGA）对边坡永久位移的影响。最后，基于PDEM，从概率的角度解释了变异系数（COV）和余震对边坡动力可靠度的影响。结果表明：随着COV增大，边坡的永久位移均值呈现逐渐增大的趋势。相比之下，COVF对边坡的永久位移影响更明显。此外，与单一主震相比，地震序列作用下边坡的位移均值更大。若忽略材料参数的空间变异性和余震的影响，将明显高估边坡的抗震性能。

关键词：边坡可靠度主余震序列空间变异性 Newmark位移法概率密度演化方法

随机主余震作用下AP1000核电厂可靠度研究

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振动工程学报 2024年

作者：高嘉鸿庞锐宰德志徐斌大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连理工大学建设工程学院

在实际中，地震通常由一次主震和一系列余震构成，且地震发生的随机性很强。主震会对结构造成破坏，随后的余震则会加剧结构的响应与损伤。然而，目前尚无考虑随机地震序列作用对核电厂影响的研究。本文提出了一种AP1000核电厂在随机主... 详细信息

在实际中，地震通常由一次主震和一系列余震构成，且地震发生的随机性很强。主震会对结构造成破坏，随后的余震则会加剧结构的响应与损伤。然而，目前尚无考虑随机地震序列作用对核电厂影响的研究。本文提出了一种AP1000核电厂在随机主余震作用下的动力响应和可靠度研究的分析框架。使用地震动的物理随机函数模型、窄带波群叠加法和Copula函数模拟随机主余震序列；基于ABAQUS软件建立AP1000核电站模型，并对其进行动力响应分析；基于直接概率积分法得到核电厂屏蔽厂房水平方向最大位移响应的概率密度函数，并计算其动力可靠度。结果表明，相较于仅经历主震，余震作用后屏蔽厂房顶部和安全壳顶部的加速度与相对位移分别有不同程度的增大，屏蔽厂房水箱和通风口之间区域的损伤面积有所扩大，余震会对核电厂造成进一步破坏。由于地震的随机性，核电厂的动力响应也表现出一定随机性。余震会降低核电厂的动力可靠度，其降低的程度与核电厂选择的阈值相关。

关键词： AP1000核电厂随机主余震直接概率积分法动力响应可靠度

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水工规范地震动模拟及高心墙坝可靠度研究

水力发电学报 2023年第11期42卷 114-125页

作者：卢韵竹庞锐季睿徐斌大连理工大学建设工程学院辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024

抗震可靠度评估可以有效估计大坝在地震荷载作用下的安全性。施加人工模拟的随机地震动并将结构随机响应定量化的思路受到广泛的关注。本文首先基于水工建筑物抗震设计规范,利用谱表达-随机函数的方法建立五类不同场地的非平稳随机地震... 详细信息

抗震可靠度评估可以有效估计大坝在地震荷载作用下的安全性。施加人工模拟的随机地震动并将结构随机响应定量化的思路受到广泛的关注。本文首先基于水工建筑物抗震设计规范,利用谱表达-随机函数的方法建立五类不同场地的非平稳随机地震动模型;其次将该模型与广义概率密度演化方法结合,以获取大坝动力响应的概率信息;最后,引入等价极值事件的思想,建立以坝体变形和坝坡滑移为指标的高心墙坝动力可靠度分析框架。以如美大坝为例的分析结果表明,计算所得坝体变形破坏比坝坡滑移破坏概率大;本文的分析框架引入荷载的随机性,可以计算出较为准确的失效概率,从而为高心墙坝的抗震可靠度评估提供依据,且在岩土工程中均具有适用性。

关键词：非平稳随机地震动模拟高心墙坝概率密度演化方法等价极值可靠度分析

基于随机动力分析的高土石坝极限抗震能力研究

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岩土工程学报 2023年

作者：庞锐卢韵竹季睿徐斌大连理工大学建设工程学部水利工程学院海岸和近海工程国家重点试验室(大连理工大学)

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大，极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节，在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。本文基于大量高土石坝随机动力有限元计算，探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指... 详细信息

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大，极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节，在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。本文基于大量高土石坝随机动力有限元计算，探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之间的关系，并建议了土石坝安全控制标准。利用概率密度演化法对高土石坝进行极限抗震能力分析。结果表明：震陷率随着累计滑移量的增大而增大，二者之间符合逻辑斯蒂增长模型；取10%的超越概率，以250m规则高面板堆石坝和高心墙堆石坝为例，极限抗震能力分别为0.7g～0.75g和0.8g～0.85g；从概率角度提出了评估大坝极限抗震能力的新方法。

关键词：随机动力分析高土石坝极限抗震能力谱表达-随机函数法概率密度演化法

基于物质点法的随机地震作用下边坡滑动距离概率

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科学技术与工程 2023年第17期23卷 7478-7484页

作者：宰德志庞锐刘俊大连理工大学建设工程学部水利工程学院大连116024

为了研究地震作用对路堤边坡滑动距离的影响,通过应用物质点法、谱表达法及随机函数思想,开展随机地面运动下路堤边坡滑动距离的概率分析。首先,通过模拟中国台湾九份二山(Chiu-fen-erh-shan)滑坡验证了改进的物质点法程序的有效性;然后... 详细信息

为了研究地震作用对路堤边坡滑动距离的影响,通过应用物质点法、谱表达法及随机函数思想,开展随机地面运动下路堤边坡滑动距离的概率分析。首先,通过模拟中国台湾九份二山(Chiu-fen-erh-shan)滑坡验证了改进的物质点法程序的有效性;然后,基于广义Clough-Penzien功率谱模型和随机函数思想生成了445条随机地震加速度样本;最后,研究了随机地震作用下峰值地面加速度对路堤边坡滑动距离的影响规律。结果表明:随着峰值地面加速度的增加,滑动距离变化范围不断扩大,地震动的随机性越来越明显;滑动距离逐渐增大,边坡安全程度降低。

关键词：物质点法随机地震作用边坡滑动距离概率分析