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地震工程与工程振动 2024年第5期44卷 210-221页

作者：刘敬羽景立平齐文浩中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080

为了研究桩-土-结构动力相互作用机理,分析其影响因素,采用振动台试验和数值模拟分析相结合的方法,对不同上部结构质量、不同输入波频率和加速度峰值输入下的桩-土-结构体系的水平动力反应规律进行了分析和讨论。试验地基土体模型为中硬... 详细信息

为了研究桩-土-结构动力相互作用机理,分析其影响因素,采用振动台试验和数值模拟分析相结合的方法,对不同上部结构质量、不同输入波频率和加速度峰值输入下的桩-土-结构体系的水平动力反应规律进行了分析和讨论。试验地基土体模型为中硬土,剪切波速约为213 m/s;群桩基础由5根长1.35 m、直径0.1 m的基桩“十”字型布置;上部结构模型采用质量块模拟。研究结果表明:桩身的弯矩与剪力在桩-承台连接处最大,并且随深度增加而减小;随着上部结构质量的增加,土体与桩基的加速度反应增大,桩身的弯矩与剪力也增大;随着输入正弦波幅值和频率的增大,桩-土运动相互作用变大,桩身弯矩与剪力变大;最后比较各种影响因素引起的反应发现,上部结构质量的变化对桩-土-结构体系动力相互作用的影响最大,幅值的影响次之,频率的影响最小。

关键词：振动台试验数值模拟正弦波荷载群桩基础桩-土运动相互作用

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循环荷载作用下连续排水边界双层土一维固结

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第1期49卷 99-105页

作者：余子烨翟国君梅国雄吴文兵中国地质大学海洋学院湖北武汉430074 中国地质大学工程学院湖北武汉430074 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

将连续排水边界引入双层饱和软土地基的一维固结理论.基于该边界,利用积分变换法推导出任意荷载作用下土体有效应力增量的解答,并分别给出了瞬时恒载和正弦波荷载作用下有效应力增量和总沉降的解答.将所得解答退化单层土的情况,并与已... 详细信息

将连续排水边界引入双层饱和软土地基的一维固结理论.基于该边界,利用积分变换法推导出任意荷载作用下土体有效应力增量的解答,并分别给出了瞬时恒载和正弦波荷载作用下有效应力增量和总沉降的解答.将所得解答退化单层土的情况,并与已有解答进行了对比,验证了所得解答的可靠性.最后,对正弦波荷载作用下双层土的一维固结性状进行了参数分析,结果表明:当渗透性和压缩性更高的半层土一侧的边界的排水能力增强时,土体的总沉降可更快达到稳定状态,但固结前期的最大沉降量更大、起伏波动也更剧烈.此外,加载周期影响土体的最大沉降量,但不影响总沉降达到稳定状态所需的时间.

关键词：连续排水边界正弦波荷载双层土一维固结地基沉降

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基于颗粒流方法的锯齿节理岩体剪切特性研究

基于颗粒流方法的锯齿节理岩体剪切特性研究

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作者：赵旺石家庄铁道大学

学位级别：硕士

节理岩体是由岩块和节理面共同组成的三维裂隙体。节理岩体的强度、变形及稳定性往往是受节理面控制,在外部荷载作用下,微裂隙逐步发育并在节理面附近相互贯通,使岩体承载能力降低,进而引发一系列工程灾害。锯齿节理面具有形貌参数简单... 详细信息

节理岩体是由岩块和节理面共同组成的三维裂隙体。节理岩体的强度、变形及稳定性往往是受节理面控制,在外部荷载作用下,微裂隙逐步发育并在节理面附近相互贯通,使岩体承载能力降低,进而引发一系列工程灾害。锯齿节理面具有形貌参数简单、易于量化,剪切特性与破坏模式直观易描述的优点,被大量应用于节理岩体剪切性能的研究中,因此开展锯齿节理岩体剪切力学特性和破坏特征研究是岩体工程建设和安全性评估的重要前提。相较于模型试验,数值模拟特别是基于离散元程序PFC2D的方法具有成本低、规律性强以及可从细观角度动态分析破坏过程的天然优势,裂隙可以沿着任意方向发展并使模型发生破坏,能够直观得看出爬坡破坏、爬坡啃断破坏和直接啃断破坏的发展规律,看到破坏区和破坏轨迹。基于此,本文以锯齿节理岩体为研究对象,采用PFC2D程序数值模拟技术,系统性开展节理几何形态、泥化夹层以及正弦波循环荷载对节理岩体剪切力学特性及破坏特征的影响研究,主要研究成果如下:(1)设置不同锯齿起伏角与单锯齿长度比例的工况,探究其对节理岩体抗剪强度与破坏特征的影响,并利用SPSS软件进行双因素方差分析。研究表明,锯齿起伏角在10°和20°时节理岩体发生爬坡破坏,锯齿起伏角在30°时节理岩体发生爬坡啃断破坏,锯齿起伏角在40°和50°时节理岩体发生直接啃断破坏,并且在40°附近节理岩体的抗剪强度最大;抗剪强度随单锯齿长度比例的增大而近线性增大,起伏角为10°与20°的抗剪强度增长率较低且趋于相同,起伏角为30°、40°和50°的抗剪强度增长率较高且趋于相同,增长率保持在15%左右;相较于单锯齿长度比例,锯齿起伏角是节理岩体抗剪强度的主要影响因素。(2)建立含不同厚度泥化夹层的模型,探究夹层厚度与充填度对节理岩体抗剪强度的影响。研究表明,当充填度小于100%时,泥层为断续充填,含泥化夹层节理岩体抗剪强度随充填度的增大迅速降低,其强度由夹层厚度、节理面粗糙度共同控制;当充填度介于100%至200%之间时,夹层厚度高于锯齿高度,为连续充填,节理面的破坏以夹层的磨耗为主,抗剪强度主要由充填物提供;当充填度大于200%时,剪切破坏完全发生在泥化夹层中,含不同夹层厚度岩体的抗剪强度差值缩小,最终趋于相同,其抗剪强度主要由夹层自身材料特性决定,节理面粗糙度及夹层厚度的影响可忽略不计。(3)引入应力损伤模型以考虑岩体力学参数随加载时间的劣化效应,探究节理岩体在循环荷载下的损伤曲线特征及接触力链分布规律。研究表明,正弦波循环加载全程损伤曲线呈“稀疏-密集-稀疏-持续稀疏”的演化特征;加载幅值、加载频率和法向应力均会对剪应力滞回曲线产生不同程度的影响,其中加载幅值的影响最为显著,随着加载幅值的增大,试块达到破坏时循环次数降低,滞回曲线表现稀疏,曲线间的间距增大;随着加载幅值的增大,动应力产生的损伤增大,体系内部的力链做出调整,水平向法向接触力增幅明显,法向接触力最大涨幅110.15%,一部分弱力链转为强力链,高切向接触力的接触数量占比显著提高。

关键词：起伏角单锯齿长度比例泥化夹层应力损伤模型正弦波荷载

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