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基于OpenSees的南海典型岛礁场地地震效应分析

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基于OpenSees的南海典型岛礁场地地震效应分析

作者：徐长琦中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

海域地区开发过程中出现的工程科学技术问题是近年来岩土工程等相关领域研究的重要课题之一。考虑到我国南海北部地震相对活跃,鉴于历次地震中海洋岛屿上的工程设施破坏较为严重,本文首先对某海域钙质砂进行力学试验,分析了钙质砂特性,... 详细信息

海域地区开发过程中出现的工程科学技术问题是近年来岩土工程等相关领域研究的重要课题之一。考虑到我国南海北部地震相对活跃,鉴于历次地震中海洋岛屿上的工程设施破坏较为严重,本文首先对某海域钙质砂进行力学试验,分析了钙质砂特性,挑选有限元软件OpenSees中的多屈服面塑性本构模型对饱和钙质砂进行模拟,并基于永暑礁工程地质剖面图建立了岛礁场地多工况下的二维简化模型,选取了2011年东日本大地震及1999年中国台湾集集大地震中的部分基岩记录作为输入地震动,开展了不同礁灰岩盆地倾角与钙质砂层厚度工况下岛礁地震场地效应研究。本研究旨在探讨岛礁场地地震反应的机理,为研究南海岛礁海洋工程的设计地震动参数提供科学依据。论文完成的主要工作如下:1.介绍了南海岛礁场地的特殊工程地质条件和地震活动性特征,通过比较国内外常用的场地地震反应分析方法,针对岛礁这一特殊工程地质体,探讨了岛礁场地地震反应分析中需要考虑的几方面显著因素,包括:南海岛礁体的特殊地形;南海岛礁特殊岩土工程材料;海水-岛礁体动力相互作用;南海地区海底输入地震动的确定。2.通过使用动三轴试验系统（DYNTTS）,对南部某海域钙质砂进行了试验研究,发现相较同类型的普通石英砂,饱和钙质砂的剪切模量偏小,临界状态特征均与普通钙质砂试验结果一致,已有的砂土的弹塑性本构模型可以实现饱和珊瑚砂的静动力特征的模拟。3.地震剪切波（SH波）垂直向上入射传播到岛礁盆地时,对于同一纵向剖面,岛礁盆地砂层场地的水平向加速度峰值在礁灰岩岩盆边缘最大,向场地中央过渡的过程中逐渐减小。岛礁岩盆边缘有产生加速度峰值异常的情况,即盆地边缘效应的产生,对于同一横向剖面,钙质砂层对水平向峰值加速度的放大效应最显著,且随着地震动幅值的增加,放大系数总体上逐渐减小,出现放大“弱化”的现象。4.岛礁场反应谱放大效应明显,礁坪区放大顺序依次为外礁坪、内礁坪、中礁坪,对应的放大倍数在1～2.4、1～1.7、1～1.4之间,放大倍数峰值依次为2.37、1.70、1.39,放大倍数所处周期均在0.1 s.3 s之间。

关键词：南海钙质砂场地反应地震效应砂土放大

爆破作用下高边坡的地震效应及控爆减振方法研究

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爆破 2005年第1期22卷 1-6页

作者：李廷春沙小虎邹强山东科技大学土建学院山东泰安271019 山东三箭建设工程股份有限公司山东济南250000 中国煤炭工业国际技术咨询开发公司北京100713

　岩质边坡在爆破开挖过程中的稳定问题是一个亟待解决的重要问题。从爆破地震效应分析入手,探讨了爆破地震强度的变化规律。通过对爆破荷载作用下不同岩土介质高边坡的动态响应和爆破震动对边坡的作用机理研究,探讨了爆破地震波在高差... 详细信息

　岩质边坡在爆破开挖过程中的稳定问题是一个亟待解决的重要问题。从爆破地震效应分析入手,探讨了爆破地震强度的变化规律。通过对爆破荷载作用下不同岩土介质高边坡的动态响应和爆破震动对边坡的作用机理研究,探讨了爆破地震波在高差和坡度存在的岩石高边坡介质中的传播机理和高陡边坡控爆减震的基本原理。提出了爆破地震波的分离阻隔、分散装药减小震源能量、多段延时减小单响爆震、选用低密度低爆速炸药及合理的装药结构等减振方法。在实际工程中综合应用以上方法,达到了理想的效果。

关键词：高边坡爆破地震效应控爆减震

软弱土层的厚度及埋深对深厚软弱场地地震效应的影响

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世界地震工程 2004年第3期20卷 66-73页

作者：陈国兴陈继华南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009

就软弱土层的埋深和厚度对深厚场地地震动的影响进行了数值分析。场地1、场地2和场地3分别选自南京、盐城和天津。场地1、场地2用于分析软弱表层土的厚度对地表地震动参数的影响:场地1的软弱表层土厚度从2m依次增加到30m,构造了18个土... 详细信息

就软弱土层的埋深和厚度对深厚场地地震动的影响进行了数值分析。场地1、场地2和场地3分别选自南京、盐城和天津。场地1、场地2用于分析软弱表层土的厚度对地表地震动参数的影响:场地1的软弱表层土厚度从2m依次增加到30m,构造了18个土层剖面;场地2的软弱表层土的厚度从2m依次增加到36m,构造了21个土层剖面。场地3用于分析软弱夹层的埋深和厚度对地表地震动参数的影响:软弱夹层的埋深从2m增加到62m,构造了16个剖面;软弱夹层的厚度从2m增加到10m,构造了5个剖面。选用Taft、ElCentro和Northridge地震记录作为输入地震动,将Taft、ElCentro和Northridge地震波加速度时程的峰值水平调整为0.35m/s2,0.70m/s2和0.98m/s2,利用程序SHAKE91对不同的构造剖面、不同的输入地震波及不同的峰值加速度水平,共进行了507种组合的场地地震反应分析。分析表明:对于给定的输入地震动条件,当软弱表层土的厚度超过一定界限值时,地表加速度峰值及放大系数的变化已不很明显;当软弱表层土的厚度超过一定界限值时,加速度放大系数会小于1,也即软弱表层土可起到减震的作用;对于同一场地,输入地震动强度越大,此软表层厚度值越小。对于给定的输入地震动和峰值加速度水平,随着软弱夹层埋深的增加。

关键词：软弱土层埋深地震效应地震动数值分析

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建筑物拆除爆破地震效应观测分析

安全与环境学报 2001年第B12期1卷 24-26页

作者：武海军杨军等北京理工大学爆炸灾害预防控制国家重点实验室北京100081 北京理工大学北阳爆炸及安全技术联合开发公司北京100081

分析了建筑物爆破拆除地震效应的形成和影响因素，介绍了控制判断地震效应的几个经验公式。总结了防范控制建筑物地震效应的对策。并结合工程实例对地震效应进行了分析。

关键词：观测分析建筑物拆除地震效应爆破安全爆破拆除

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强夯地震效应特征研究

防灾减灾工程学报 2005年第1期25卷 45-48页

作者：蒋维强欧阳立胜广东省工程防震研究院广州510070

强夯是一种较好的地基处理方法,目前已获得广泛的应用,但强夯引起的地震效应对周边一定范围内的建筑物有一定程度的影响,由强夯施工引发的民事纠纷时有发生,因此,深入研究强夯地震效应的特征,对于合理设计强夯施工方案,避免对周围建筑... 详细信息

强夯是一种较好的地基处理方法,目前已获得广泛的应用,但强夯引起的地震效应对周边一定范围内的建筑物有一定程度的影响,由强夯施工引发的民事纠纷时有发生,因此,深入研究强夯地震效应的特征,对于合理设计强夯施工方案,避免对周围建筑物造成损坏有积极意义。根据《爆破安全规程》的有关规定,采用振动速度作为研究工作的主要物理量。收集了广东省工程防震研究院近几年来在广东省内承担的 10 项地基强夯处理时的地震效应测试资料,并在施工中有针对性地增加了一些测试内容,通过对这些资料的分析、整理和研究得出了关于强夯地震效应特征的3个结论。

关键词：强夯地震效应基础处理

露天深孔台阶爆破地震效应试验研究与数值模拟

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露天深孔台阶爆破地震效应试验研究与数值模拟

作者：唐剑西南交通大学

学位级别：硕士

深孔台阶爆破技术作为露天矿山的主要生产工序和水利水电、交通等部门的土石方开挖的主要施工方法已得到广泛应用,在施工中不可避免地要产生爆破地震效应。对爆破地震效应的控制不仅直接影响到爆破质量、边坡施工效率和工程经济效益,而... 详细信息

深孔台阶爆破技术作为露天矿山的主要生产工序和水利水电、交通等部门的土石方开挖的主要施工方法已得到广泛应用,在施工中不可避免地要产生爆破地震效应。对爆破地震效应的控制不仅直接影响到爆破质量、边坡施工效率和工程经济效益,而且还影响到边坡的稳定以及周围建筑物或构筑物的安全。如要达到有效控制爆破地震危害的目的,就有必要针对具体的爆破方法研究爆破产生的地震效应。本文以四川金顶集团石灰石露天矿山的生产爆破为背景,进行爆破地震效应的现场试验,通过测量爆破引起的地表的质点振动速度,研究爆破地震波在不同区域的振动特征,提出减震措施。对比分析各台阶周围地表振动速度的变化特征发现,在同等爆源距处,爆区所在平台的爆破地震效应比爆区前侧下平台强约1倍,爆区后侧的震动效应比爆区侧面强烈。运用灰关联分析方法确定出影响矿山生产爆破地震效应的多因素之间的主次关系。由此提出减震爆破技术的可能途径包括:控制爆破药量,改变装药结构,采用合理的起爆方法和延期时间,合理调整工作面的推进方向等。以该石灰石矿山700m平台为参照,采用动力有限元方法建立了相应的数值模型。对比分析计算值和现场实测值,表明在垂直方向两者非常接近,取得了用有限元方法分析边坡爆破地震效应的合理参数。通过有限元数值模拟分析,研究爆破地震波沿边坡高度的变化特征发现,爆破平台以上一定高层范围内,坡顶的爆破振动速度大于坡脚的爆破振动速度,即:该区域存在爆破震动的放大效应。

关键词：深孔台阶爆破地震效应灰关联数值模拟

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浅埋隧道掘进爆破地震效应试验研究

浅埋隧道掘进爆破地震效应试验研究

作者：许海亮西南交通大学

学位级别：硕士

掘进爆破技术作为岩质地区浅埋隧道工程的一种主要施工方法，在施工中不可避免地要产生爆破地震效应。对爆破地震效应的控制不仅直接影响到爆破质量、隧道施工效率和工程经济效益，而且还影响到隧道围岩的稳定、隧道支护的效果以及周围... 详细信息

掘进爆破技术作为岩质地区浅埋隧道工程的一种主要施工方法，在施工中不可避免地要产生爆破地震效应。对爆破地震效应的控制不仅直接影响到爆破质量、隧道施工效率和工程经济效益，而且还影响到隧道围岩的稳定、隧道支护的效果以及周围建筑物或构筑物的安全。而要达到有效地控制爆破地震效应就必须对爆破地震波传播中的相关特性进行研究。本文以穿越地表高层的渝怀铁路人和场浅埋隧道工程为背景，进行掘进爆破地震效应的现场试验，通过测量爆破引起的地表和隧道围岩的质点振动速度，研究地表与隧道内的爆破地震波传播特征。对比分析掌子面前后地表振动速度的变化特征发现，隧道成洞区的地表振动速度大于未成洞区的地表振动速度，即：在成形隧道区存在爆破震动的放大效应，其放大系数达1.3倍以上。同时对比分析隧道内开挖断面变大区域的质点振动速度数据发现，该区域同样存在爆破震动的放大效应。通过地表楼房地震效应的现场试验，研究掘进爆破地震波沿楼房高度的变化特征发现，同一楼层的质点垂直振动速度一般大于相应的水平振动速度，前者为后者的1.2～4倍，而质点垂直振动频率更接近于楼房的自振频率。同时发现地表高层存在“滤波作用”，即爆破地震波频率随楼房高度的增加而趋近于楼房的自振频率。随着振动频率趋近于楼房的自振频率，质点振动速度也出现了增大趋势。为了较准确的计算钻孔爆破引起的质点振动速度，本文在萨道夫斯基公式的基础上考虑了钻孔爆破自由面面积的影响，提出了钻孔爆破振动速度计算公式。通过实测振动速度数据的验证，由该式计算出的质点振动速度比萨道夫斯基公式的计算值更接近于实测值，其比例达80％以上。

关键词：渝怀铁路浅埋隧道掘进爆破地震效应振动速度

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非发震断层的地震效应问题

西北地震学报 1994年第1期16卷 12-20页

作者：石玉成陈丙午国家地震局兰州地震研究所

本文采用二维动态有限元分析的方法，排除了影响宏观震害的其它因素，建立非发震断层的场地地震反应分析模型。计算中较全面地考虑了断层破碎带的尺度及带内岩土物理力学性能、断面产状、断层错距、覆盖层厚度、基岩起伏、输入波动力特... 详细信息

本文采用二维动态有限元分析的方法，排除了影响宏观震害的其它因素，建立非发震断层的场地地震反应分析模型。计算中较全面地考虑了断层破碎带的尺度及带内岩土物理力学性能、断面产状、断层错距、覆盖层厚度、基岩起伏、输入波动力特性等一系列因素对地面峰值加速度及相对加速度反应谱的影响，并结合有关宏观震害资料从不同的角度对这些问题进行了初步的分析和探讨，认为非发震断层所表现出来的实际地震效应具有很大的随机性，其随机程度受控于断层自身要素的组合型式及各种外部条件。

关键词：地震效应有限元模拟断层地震

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雷管断别对露天台阶爆破地震效应的影响研究

中国矿业 2005年第6期14卷 52-55页

作者：吕淑然首都财贸大学安全工程系北京100026

毫秒延期爆破所选雷管的精度直接影响爆破网络的设计和分段间隔的选取,这是影响爆破质量和爆破地震效应的主要因素之一,对于普通毫秒延期雷管,雷管段别又直接影响到雷管精度的。基于此本文就雷管段别对地震效应的影响进行了深入研究,研... 详细信息

毫秒延期爆破所选雷管的精度直接影响爆破网络的设计和分段间隔的选取,这是影响爆破质量和爆破地震效应的主要因素之一,对于普通毫秒延期雷管,雷管段别又直接影响到雷管精度的。基于此本文就雷管段别对地震效应的影响进行了深入研究,研究表明对于多段毫秒延期爆破,最大段药量发并不预示着一定产生最大振动速度。基于我国大多数矿山及各类爆破工程基本采用普通毫秒延期雷管这一事实,此现象预示着目前我国爆破安全规程中,以最大药量计算和安全校核爆破最大振动速度是偏于保守的。通过对不同段别毫秒延期雷管地震效应的研究,得到适合黑山铁矿爆破条件,具有良好爆破效果和一定降振效果的雷管为第6～10段,最佳段别第7段毫秒延期雷管。

关键词：雷管精度露天台阶爆破地震效应毫秒延期爆破