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岩土力学 2022年第4期43卷 918-931页

作者：周泽华吕艳苏生瑞刁钰恒王祚鹏王剑昆赵辉长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 中国地质环境监测院北京100081 陕西翠华山国家地质公园陕西西安710105

地震触发的岩质边坡崩塌常造成巨大的灾害,特定地质条件下边坡地震动力响应及破坏机制是工程中的重要难题。以翠华山水湫池崩塌为研究对象,开展振动台试验,研究地震作用下受断层控制的岩质边坡动力响应及破坏机制。试验发现,当断层倾角... 详细信息

地震触发的岩质边坡崩塌常造成巨大的灾害,特定地质条件下边坡地震动力响应及破坏机制是工程中的重要难题。以翠华山水湫池崩塌为研究对象,开展振动台试验,研究地震作用下受断层控制的岩质边坡动力响应及破坏机制。试验发现,当断层倾角大于临界角时,不连续界面处的部分反射波与透射波转变为滑行波,使得断层处加速度响应出现突变;模型边坡内部加速度峰值放大系数变化特征表现出显著的三阶段变化趋势;水平加速度响应呈现出随高程增加不断增大的特征,而竖直加速度峰值放大系数增加幅度较小;模型边坡的固有频率变化曲线可以分为3个阶段,整体呈现下降的趋势,表明模型动力特性发生变化。通过对比振动台试验与水湫池崩塌原型,发现含断层结构岩质边坡的主要破坏模式为边坡顶部在地震荷载作用下首先出现贯通的竖直拉裂缝,随后断层上盘破碎岩体裂解破坏,最终沿断层面发生剪切滑动。研究工作将为秦岭花岗岩地震山崩的风险预警提供研究示范,并为开发秦岭山崩遗迹提供科技支撑。

关键词：水湫池崩塌断层振动台试验地震动力响应特征动力破坏特征

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隧道穿越活动断裂区地震动力响应及减震措施研究

隧道穿越活动断裂区地震动力响应及减震措施研究

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作者：张云鹏石家庄铁道大学

学位级别：硕士

中国是世界上的地震频发国家,近年来我国大量城市不断进行地下空间的建设,地下结构的安全问题也越来越受到重视。国内外对于隧道结构的抗震研究比较深入,但当隧道穿越断裂区时,尤其是活动断裂区的抗震效果并不理想。穿越活动断裂区的隧... 详细信息

中国是世界上的地震频发国家,近年来我国大量城市不断进行地下空间的建设,地下结构的安全问题也越来越受到重视。国内外对于隧道结构的抗震研究比较深入,但当隧道穿越断裂区时,尤其是活动断裂区的抗震效果并不理想。穿越活动断裂区的隧道在地震发生时的动力响应特征并不明确,同时穿越活动断裂区的隧道结构没有形成系统的减震措施。隧道结构的减震问题需要更加深入的研究。本文利用振动台模型试验及数值模拟等方法,分析了隧道穿越活动断裂区的地震动力响应特性及相应减震措施的减震效果,主要成果如下。(1)利用基于MATLAB软件的BP神经网络算法,对相似材料的配比过程进行了优化,使得相似材料的配比试验时间大幅减少,配比结果更为精确。(2)通过模型试验以及数值计算,整理分析了活动断裂区浅埋隧道地震时的内力(弯矩与轴力)和应力特征,得到了浅埋隧道穿越活动断裂区的地震动力响应特征。(3)振动台模型试验中对含有施工缺陷的隧道(拱顶衬砌厚度不足)进行了模拟,将其内力(弯矩与轴力)和应力特征与无缺陷隧道的进行了对比,分析了其地震时的动力响应情况。(4)结合振动台试验数据及数值计算的结果,对隧道的减震措施(减震层和减震缝)进行了分析,将减震缝、减震层和两者组合的减震效果进行了对比和评估。

关键词：穿越活动断裂区隧道振动台模型试验相似材料配比地震动力响应特征减震层减震缝

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越南海防Lach Huyen港施工方案及其地震动力响应稳定性研究

越南海防Lach Huyen港施工方案及其地震动力响应稳定性研究

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作者：团文龙（Doan Vanlong）东北大学

学位级别：硕士

针对越南海防Lach Huyen港建设中存在的问题,研究其建设方案优化,以及地震动力响应稳定性。越南海防Lach Huyen港在沿海、河流入海的附近地区,海水海底下埋藏有深厚的第四纪松软覆盖层,其类型主要有三角洲相沉积、滨海相沉积、湖相沉积... 详细信息

针对越南海防Lach Huyen港建设中存在的问题,研究其建设方案优化,以及地震动力响应稳定性。越南海防Lach Huyen港在沿海、河流入海的附近地区,海水海底下埋藏有深厚的第四纪松软覆盖层,其类型主要有三角洲相沉积、滨海相沉积、湖相沉积和河流冲积沉积等等。为了定量掌握Lach Huyen港中软土工程的变形性状和破坏规律,对可能产生的破坏进行预测并采取适当的工程对策,建立能反映这种耦合效应的计算模型,以及建设方案优化及其地震动力响应稳定性特性显得尤为重要、具有重要的研究意义。基于国内外研究状况和存在的问题,展开直立式码头的研究。直立式码头便于船舶系靠、装卸和车辆运转。依托工程概况,构建越南海防Lach Huyen港建设方案优化及其地震动力响应稳定性主要研究内容及技术路线。在进行软弱海基处理与动力响应理论综述归纳基础上,重点开展大型码头泊位设计与施工分析,研究了有限元流固耦合分析方法:非饱和渗流特性理论分析方法,岩土本构关系模型,软土硬化模型HS(Hardening Soil Model)参数及确定方法,软土/软弱夹层的本构模型,有限元强度折减法,地震动力响应分析原理与方法。基于高桩板/桩梁板港岸码头基本构造特点,开展日本码头方案与典型加固处理方案、日本码头优化方案,探讨中国码头新型方案,对Lach Huyen港高桩梁板码头施工设计方案进行了深入的研究。利用有限元数值模拟动力分析方法,建立高桩板港岸码头流固耦合与动力响应分析模型,开展悬式高桩板港岸码头流固耦合力学特征、嵌岩高桩板港岸码头流固耦合力学特征、牵引式高桩板港岸码头流固耦合力学特征、牵引式高桩板港岸码头地震动力响应力学特征、加固处理牵引式高桩板港岸码头地震动力响应应力学特征,揭示日本高桩板码头流固耦合地震动力响应特征。在2D平面应变问题3D排桩单元的实体模拟技术方法深入分析的基础上,建立形成2D平面应变问题3D排桩单元的模拟原理,进行高桩梁板+牵引悬式高桩板码头流固耦合地震动力响应分析(日本)、高桩梁板+牵引嵌岩高桩板码头流固耦合地震动力响应分析、高桩梁板+牵引悬式高桩板+反压护坡码头流固耦合地震动力响应分析、高桩墩桥梁+牵引悬式高桩板码头流固耦合地震动力响应分析,开展高桩梁板码头流固耦合地震动力响应对比分析,建议了越南海防Lach Huyen港建设的施工关键技术。针对越南海防Lach Huyen港建设中高桩梁板码头结构分析与设计,进一步开展高桩梁板码头桩梁板结构设计、高桩梁板码头高桩结构设计,建立形成高桩梁板码头施工关键技术、高桩梁板装载机码头设计施工技术,实现越南海防Lach Huyen港建设方案优化及其地震动力响应稳定性研究,可为越南海防Lach Huyen港建设提供参考借鉴。

关键词：海防Lach Huyen港高桩梁板码头 2D平面应变问题3D排桩单元耦合流固耦合力学特征地震动力响应特征设计方案优化施工设计技术

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秦岭甘湫池花岗岩质崩塌振动台试验研究

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工程地质学报 2021年第5期29卷 1373-1386页

作者：吕艳周泽华刁钰恒苏生瑞王祚鹏柴少峰宋庆伟长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国地震局(甘肃省)黄土地震工程重点实验室兰州730000 中国地质环境监测院北京100081

地震诱发山体崩塌常形成巨大的灾害,特定地形地质条件下山体地震动力响应特性及破坏机制研究是工程地质的重要难题。本文以秦岭地区具代表性的翠华山甘湫池花岗岩崩塌为研究对象,制作有效反映花岗岩工程地质结构的试验模型,开展大型振... 详细信息

地震诱发山体崩塌常形成巨大的灾害,特定地形地质条件下山体地震动力响应特性及破坏机制研究是工程地质的重要难题。本文以秦岭地区具代表性的翠华山甘湫池花岗岩崩塌为研究对象,制作有效反映花岗岩工程地质结构的试验模型,开展大型振动台试验,研究山体地震动力响应规律和崩塌变形破坏机制。试验发现,边坡内部加速度放大系数随激振强度的增加呈现出显著的三阶段变化趋势;水平加速度响应呈现出随高程的增加而单调增大的特征,而竖直加速度响应随着高程的增加出现先增加后减小再增加的波动变化特征;边坡的固有频率变化曲线可以分为3个阶段,整体呈现下降的趋势,表明边坡动力特性发生变化;破坏后的边坡可以分为2个区域:后缘启动区和崩塌堆积区。边坡在地震激振作用下的破坏过程为地震波激振输入→坡体后缘形成拉张裂缝→裂缝向下扩展贯通→不稳定坡体滑动→堆积坡脚。反演了山体破坏的4个阶段:振动致裂阶段、高速启动阶段、撞击减速阶段和堆积阶段,结果与现场工程地质调查分析十分一致。研究翠华山甘湫池花岗岩崩塌的发育特征、成因机理和演化过程,研究成果对揭示秦岭北缘乃至秦岭地区崩塌形成机制、发育规律和灾害有效防控、地质遗迹开发和保护具有重要意义。

关键词：甘湫池花岗岩崩塌遗迹振动台试验地震动力响应特征动力破坏机制

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边坡地震响应及动力稳定性分析

边坡地震响应及动力稳定性分析

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作者：周洪燕西南交通大学

学位级别：硕士

我国是一个多山的国家,地震活动频繁,近几年各大地震所诱发的边坡失稳破坏如崩塌、泥石流、滑坡等地质灾害是山区常见的失稳破坏模式。目前对边坡失稳破坏的研究大多是从定性的角度来对滑动机理进行分析的,还需在数值模拟、理论计算等... 详细信息

我国是一个多山的国家,地震活动频繁,近几年各大地震所诱发的边坡失稳破坏如崩塌、泥石流、滑坡等地质灾害是山区常见的失稳破坏模式。目前对边坡失稳破坏的研究大多是从定性的角度来对滑动机理进行分析的,还需在数值模拟、理论计算等方面进行进一步研究,以评价边坡的地震动力响应稳定性。故积极开展边坡地震动力响应特征研究分析,对提高地震高发区及高烈度区的边坡治理质量与安全运行具有非常重要的理论意义和工程价值。本文以青海玉树机场路一不稳定边坡为例,并将其作为数值分析原型。通过FLAC3D有限差分软件,采用时程分析法,分别计算边坡在地震峰值加速度、持时、波谱特性,岩体粘聚力及弹性模量等参数不同取值下的加速度动力响应特征,进而得到其在坡体内分布规律的拟合公式。再进行拟静力法改进,即在现有拟静力法中考虑到加速度随边坡高度变化的非线性动力特征,从而计算出安全系数,评价边坡地震稳定性。最后分析同时考虑水平和竖向地震加速度作用条件下的边坡动力响应特征,为进一步分析地震稳定性奠定良好的基础。本文取得的主要研究成果有：（1）在水平地震波单独作用下,边坡对输入地震波存在显著的垂直放大效应和水平放大效应。地震峰值加速度放大系数随高程增加逐渐增大,一般在坡顶处达到最大值;同一高程处,由坡内至坡面,加速度放大系数呈增大趋势,在坡面处存在显著的临空面放大效应;并对加速度放大系数在边坡高程方向上的变化规律进行了公式拟合;（2）在加速度动力响应分析的基础上,对拟静力法进行了改进,改进的思想为在评价边坡地震稳定性时,考虑到边坡对地震加速度的非线性放大效应,采用拟合公式进行地震影响系数的计算,最后通过实例验证得出,改进拟静力法所计算的安全系数小于现有拟静力法,说明改进拟静力法更安全;（3）在水平和竖向地震波共同作用下,边坡对输入地震波存在显著的垂直放大效应和临空面放大效应。地震峰值加速度随高程增加逐渐增大,边坡底部放大效应不显著,增幅较小,边坡顶部会达到一个相对较显著的放大效应;同一高程处,由坡内至坡面,加速度放大系数呈增大趋势,在坡面处达到最大值。且通过加速度放大系数在坡体内的分布规律可知：在水平和竖向加速度共同作用下,边坡对地震加速度的水平放大效应较垂直向放大效应显著。

关键词：地震动力响应特征加速度放大系数改进拟静力法

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