粘土矿物组成对土体液化特性的影响研究进展

土体液化是地球表面众多地质灾害和工程灾害发生的关键机制,而土体中粘土矿物的含量和矿物学性质对土体液化特性影响明显。本文通过系统分析国内外粘土矿物类型及其组成变化和粘土矿物与孔隙溶液之间的相互作用这两个方面对土体液化特性影响的研究成果,发现当前研究中存在着循环、静态液化研究程度不匹配,孔隙水性质与粘土矿物之间的相互作用对土体液化特性的影响规律和机制的研究不足等问题,并指出研究粘土矿物与土体液化之间的关系可能有助于提高地质灾害监测与预警水平。     

可液化地基中隧道上浮的模型试验研究∗

地下隧道在修建过程中不可避免会穿越可液化地层,在地震作用下会发生砂土液化从而导致结构破坏。以安徽省亳州市汤王大道过河隧道工程为背景,采用室内振动台试验进行缩尺模型的设计与研究,分析地基土体与隧道结构的振动液化响应规律,研究过河隧道工程在地震液化时的上浮变形机理。结果表明：上层土体达到液化时会较下层延迟1.5 s 左右,表明上部土体抗剪强度的衰减比下部土体更加明显;土体深度越大,超静孔压上升越快,且峰值越高;振动开始时由于下层土体先液化,会导致一定的向下位移,之后由于浮应力大于有效承载力导致隧道逐渐上浮并趋于稳定,当振动结束后位移的上浮量为8.9 mm。     

地铁盾构施工土体变形与临近结构失效机理研究

地铁施工可能诱发临近结构失效,这是城市轨道交通建设安全施工与灾害防控的重点之一。基于实际典型工程,对地铁盾构施工引起的土体变形与周边结构失效机理进行研究。研究结果表明:(1)地铁盾构施工过程中,周边土体会产生显著变形,各环施工引起的土体沉降最大值为10.26cm,施工中应引起重视。(2)地铁施工引起的土体变形是诱发周边结构失效的主要原因之一,衬砌产生的最大应力为10.90 MPa,小于C50混凝土抗压强度23.1MPa,管片强度具有一定的安全储备;(3)最不利工况下,箱涵最大应力为4.62 MPa,位于混凝土箱涵与砌体箱涵交接位置,可能诱发结构开裂;(4)左线开挖完成后,进行右线开挖时,箱涵最大应力位置向隧道右线移动,箱涵结构最大应力基本稳定;(5)本文数值模拟结果与工程监测数据误差在可接受范围,能为类似工程提供参考。     

我国两种典型地质灾害区划技术发展现状述评

滑坡和地震土体液化是都会造成严重损失的两种典型地质灾害,其区划技术的研究和应用对我国防灾减灾事业发展均具有重要意义。简要阐述了我国滑坡和地震土体液化区划技术的发展历程,通过二者之间的相互比对及与国际先进水平的比较,给出了这两种技术当前水平评价。对比结果表明:我国滑坡区划技术的研究和应用水平与国际接轨,已经拥有服务于不同目标的多尺度的区划方法和成果,其水平明显高于地震液化区划技术;我国大陆地震土体液化区划水平较为落后,主要不足为指标和尺度单一与技术平台落后,难以满足防震减灾工作实际需求,也无法对液化灾害的震后快速评估工作提供技术支持。     

自然灾害引发危化品泄漏事故风险管理现状研究

由自然灾害引发的危化品泄漏事故被称为Natech事故灾害(natural hazard-triggered technological accidents)。作为典型的Natech事故,2011年日本福岛核泄漏事件的发生与发展揭示了针对该类事故建立有效风险管理体系的重要性和迫切性。国内外的诸多学者已针对该类事故的风险评价方法等方面开展了研究,但在风险管理体系建设与发展方向的研究还比较薄弱。从政策治理入手对全球不同尺度的Natech风险管理现状进行梳理,并在此基础上系统地总结了我国Natech风险管理体系建设的现状及薄弱环节,指出了相应的解决方案,以期为推动我国Natech风险管理体系的进一步完善及韧性城市建设提供助力。     

土体液化判别方法在振动注浆机具研制中的应用

直接针对振动注浆机具振源设计的需要,根据实际地震液化资料和室内土动力液化试验资料,基于土体液化影响因素多元拟合相关性分析结果,通过概率处理的办法求解土体动力液化的概率模型判别式。回判检验证实,所求的概率模型判别式具有较高的回判成功率(78.8%),能够满足岩土地震工程对精度的一般要求。进一步分析表明,通过该概率模型判别式,可以建立振动注浆机具的振源特性与土的特性和埋深、振动持时之间关系,从而为振动注浆机具的研制提供必要的振源设计参数。     

软土地下建筑物的地震响应及动力可靠性分析

在软土室内动力试验和有限元有效应力动力反应分析方法的基础上,引进可靠度理论,提出软土地下建筑物抗震稳定可靠性分析方法,对上海地铁一号线位于砂性土层及粘性土层这两种典型地质条件下的地铁车站及区间隧道的抗震稳定性进行了计算分析。计算中选用国内外6条强震地震记录曲线作为地震输入,计算分析内容包括:隧道、地铁车站、周围土体及注浆材料的动应力、孔隙水压力和震陷;地铁车站和周围土体的动力可靠度。所得结论可为软土地下建筑物抗震设计提供参考依据。     

山西西部地区黄土地质灾害与降雨的关联性分析

通过实地调研,收集了大量发生于山西西部地区的黄土地质灾害案例及其相应的降雨资料,统计分析了黄土地质灾害与降雨类型、降雨强度、降雨持续时间、降雨累积量等的关系,并通过室内直接剪切试验分析了该地区黄土抗剪强度随含水量增加的劣化规律。统计分析结果表明:宏观上由降雨诱发的黄土地质灾害占灾害总数的75%以上,且主要发生在6-9月,降雨诱发的地质灾害以滑坡、崩塌为主;10 d内连续降雨诱发的黄土地质灾害占降雨型灾害统计总数的76.9%;前期累计降雨量越大,黄土地质灾害发生频次越高;黄土滑坡、崩塌地质灾害的发生与前36 h的降雨量、降雨特征有关。试验结果表明:黄土地区大量雨水渗入土体会降低其抗剪强度,主要表现为随着含水量的增加土体的黏聚力急剧下降,从而导致滑坡、崩塌等地质灾害的发生。     

液化侧向扩展场地⁃桩基础抗震研究综述∗

桩基础作为一种重要的深基础形式,广泛应用于近海桥梁、海上风电、港口码头等工程中,然而近年来发生的地震中,出现了大量伴随液化侧向扩展的桩基础破坏实例,引起岩土地震工程界的广泛关注。国内外学者采用模型试验、数值模拟、简化分析方法等手段展开研究,成果丰硕,通过对桩基础地震反应深入系统的分析,深化了对桩基础抗震性能的理解,但由于模型试验方法与测试技术的不同、数值模型与分析方法的差异性、桩-土-结构地震反应的复杂性等原因,围绕液化侧向扩展场地-桩基础的抗震研究仍需大量具有实际意义的工作。通过查阅震害调查资料,阐述了液化侧向扩展及桩基础震害现象,然后围绕振动台试验中实现液化侧向扩展的方式、关键试验测试技术等方面进行总结,针对已开展的倾斜液化自由场及桩基础1-g振动台试验和离心机试验做简要介绍。回顾了液化侧向扩展大位移分析方法、桩-土精细化数值模拟方法、简化分析方法的研究现状与进展,着重对有限元方法中的桩-土界面模拟、饱和两相介质u—p格式高效数值计算方法进行探讨。对比了国内外规范对液化侧向扩展场地桩基础抗震设计的要求。指出现有研究中的不足,并对今后研究中需要重点关注的问题进行阐述。     

大型公共场所人群拥挤踩踏事故机理初探

近年来的事故灾害统计分析表明人群拥挤踩踏事故已逐步成为大型公共聚集场所的主要人为事故灾害类型之一.与火灾等常见人为事故灾害不同,人群拥挤踩踏事故的发生极其突然,社会影响重大.从人群拥挤踩踏事故的致因机理及承载体人群的运动规律开展相关研究,基于风险理论、事故突变等理论方法提出了人群拥挤踩踏事故风险(四阶段)理论,并构建了理论模型,对理论模型中的参数求解进行了阐述.人群拥挤踩踏事故风险理论研究可以为揭示人群聚集相关事故成因机制及形成演变规律提供一些有益的尝试及参考,其中的相关理论模型可供大型建筑(如奥运赛场)性能化设计、人群安全疏散及管理等工作参考.     

基于情景的自然灾害风险时空差异多维表达框架

时空差异是风险的一种本源特性。自然灾害作为一种自然和社会现象,其风险时空差异的研究有助于微观地认识灾害规律性和风险动态性,为有效防范灾害与规避风险提供强有力的支持。综述了国内外自然灾害风险时空方面的研究,从情景出发构建了具有普适性的自然灾害风险时空差异的多维表达框架,提出了灾害风险时空差异评估技术框架,所提理论和方法可供后续应用研究参考。     

细粒含量对饱和砂土流动性影响的试验研究

开展了不同细粒含量饱和砂土的不排水循环三轴试验,基于已有饱和砂土流动性的概念,详细分析了不同细粒含量饱和砂土应力—应变率曲线、流动性曲线以及平均流动系数—孔压比关系曲线特征。讨论了细粒含量对饱和砂土流动性影响的主要规律。结果表明:不同细粒含量饱和砂土在循环荷载下具有相似的流动性演变规律和过程;循环荷载下饱和砂土的流动性与土体的颗粒级配密切相关;试样细粒含量在0%~20%时,其流动性与细粒含量关系近似呈上凸抛物线形;当细粒含量为10%时,饱和砂土对应初始流体状态的孔压比最小,"初始液化"前后的流动性水平最为显著。     

基于FLAC3D液化场地桩基动力反应振动台试验数值分析方法∗

液化场地桩基动力响应是岩土地震工程领域重要的研究课题,而研究液化场地桩基动力响应有效的方法包括大型物理模型试验和数值模拟。鉴于此,针对已完成的振动台试验,采用 FLAC3D有限差分计算程序,建立了液化场地桩?土动力相互振动台试验数值模型。在数值模拟中,承台采用实体单元,桩采用桩单元,柱墩采用梁单元, 考虑液化效应的饱和砂土采用 Finn 模型,粘土采用 Mohr?Coulomb 模型。模型边界采用自由场边界,采用弹簧?滑块?裂缝单元模拟桩?土界面。通过对比振动台试验结果表明：建立的有限差分数值模型能够再现结构和地基的动力响应,进而验证了数值模型的可靠性。同时,分析了引起数值计算结果与试验结果差异的主要原因。所采用的数值分析方法对类似布置的桩?土相互作用数值分析提供参考与借鉴。     

基坑开挖过程坑侧土体应力路径试验研究北大核心CSCD

随着基坑的开挖,基坑侧壁土体的竖向应力不变而侧向应力减小,侧壁土压力由静止土压力逐步向主动土压力变化。基于基坑开挖前、开挖过程及支护结构作用后坑侧土体的应力变化情况,开展了常规三轴固结不排水剪切试验、K0固结不排水剪切试验、K0固结侧向卸荷试验和不等压固结侧向卸荷不排水剪切试验等多种室内试验,对比分析了不同应力路径条件下土体的应力应变曲线、抗剪强度及孔隙水压力变化特征,总结了基坑开挖过程复杂应力路径下土体的应力应变特征及强度特性。     

斜坡地震稳定性研究的若干问题

强震通常会诱发斜坡灾害,并造成重大的人员伤亡和经济损失,斜坡地震稳定性评价研究是当前岩土工程和防灾减灾领域研究的热点问题之一。本文总结了斜坡在地震作用下稳定性评价的研究历史和现状;评述了静力分析方法的发展历史和存在的问题,归纳了动力分析法的发展历程和最新的研究成果。在此基础上,提出了当前斜坡地震稳定性研究领域亟需解决的10个基础问题。主要包括滑坡形成的地质条件、斜坡原始地形恢复方法、滑带土基本特征、输入地震动的确定、地震动入射方向对斜坡稳定性的影响、地震滑坡地震动场的反演、土体地震流滑形成机理和预测方法、斜坡地震稳定性可靠性分析、滑坡灾害风险分析以及快速评估方法等。开展这些基础问题的研究对推动斜坡地震稳定性研究有重要的理论意义和工程价值。     

尾矿库溃坝灾害链及断链减灾控制技术研究

尾矿库溃坝灾害是影响矿山安全的主要灾害之一,其溃坝机理和控制的研究是当前的热点问题.在尾矿库事故统计分析基础上,根据灾害系统理论,从尾矿库溃坝灾害的形成发育过程入手,构建了五种常见的尾矿库溃坝灾害链模型和灾害链节点横向耦合形成的复杂灾害链网,分析了其成灾特征,并结合工程实例验证了理论模型的合理性.研究结果表明:①尾矿库溃坝灾害链演变过程可划分为早期孕育阶段、中期潜存阶段和晚期诱发阶段;②从各阶段的特征出发,提出了相应断链减灾措施,特别是早期孕源减灾策略;③将尾矿库溃坝灾害链理论应用于湖南省某尾矿库工程治理上,实现了该尾矿库灾害控制.     

汶川县城泥石流灾害风险评价研究

泥石流灾害是对我国西南山区城镇威胁最为严重的地质灾害之一。强震的作用则会诱发大量的滑坡和崩塌等不良地质体,为泥石流的发生提供了必要的物源条件。为深入认识在强震和强降雨等极端事件下震区泥石流的危害特征及潜在风险,以汶川8.0级地震强震区汶川县城后山南沟为例,基于高分辨率RS影像和GIS技术,通过开展危险性和易损性评价、指标分类及赋值、空间计算及叠加分析,对该城区泥石流风险开展了实例研究,并基于此探讨了强震区城镇泥石流灾害风险评价方法,评价结果可为该城镇乃至西南强震区城镇泥石流灾害的防灾减灾规划提供参考和依据。     

粉土动力特性研究综述

粉土是一种具有特殊工程性质的土,粉土中砂粒、粉粒、粘粒都存在,这3种粒种分别具有不同的性质。总结这3种粒种对粉土动模量和阻尼的影响,得到了粉土模量阻尼的表达式以及粉土动力特性符合土体非线性和滞后性的一般规律。液化是一种特殊的强度问题,国内外预测液化可能性的方法主要有经验法、剪切波速法、Seed法、有限元法等。室内研究主要集中在粉土动力特性试验研究上,研究了各种因素影响下粉土液化特性,包括3种不同的粒种对粉土液化特性的影响,尤其是粘粒含量影响下粉土液化特性。粉土的动孔压响应与砂土有很大区别,这也可以用粉土特殊的颗粒结构组成来分析。最后,分析了粉土液化机理,并对粉土进一步研究提出了几点看法。     

分层液化土中桩基侧向动力反应机理的试验研究

饱和砂土中的桩基侧向动力响应研究一直是岩土工程界与地震工程领域关注的热点,尤其是群桩侧向动力响应机制是需要重点研究的课题之一。基于振动台试验,通过输入2种不同的波形,采用FBG光栅传感系统对饱和砂土中的单桩与群桩侧向动力响应特性和典型测试点的桩土动力p—y滞洄曲线进行研究。研究结果表明:振动初期,单桩和群桩试验孔压增长不大,随后单桩孔压迅速上升,振动后期逐渐下降至0.5,而群桩孔压则上升缓慢;单桩试验土表加速度在振动初期逐步升高后又迅速降低,且加速度放大值略大于台面加速度值,群桩试验土表加速度在振动初期逐渐升高时就达到了最大,且随着孔压比的升高,加速度没有继续放大,而是逐渐减小,直到后期与单桩试验土表加速度重合;饱和砂土液化对单桩承台加速度和位移的影响较大,群桩承台侧向动力响应对液化的敏感程度略低于单桩承台;在振动输入和承台输入相同的条件下,液化后的群桩基础比单桩基础能更好地抵抗侧向力的作用。     

微型群桩预支护高陡边坡模型试验研究

山区房建工程中常通过开挖边坡拓展用地空间,对于存在潜在滑动面的高边坡进行削坡处理会降低坡体安全系数,诱发滑坡灾害,造成财产与人员损失。开展微型群桩支护高边坡的物理模型试验,研究微型群桩在高陡边坡支护中的受力变形状态。试验结果表明:钢管微型群桩对高陡边坡的支护效果较好,未支护时坡体在削坡完成后沿预设滑面滑动破坏,采用微型群桩支护后削坡过程高边坡变形被有效抑制,坡体由不稳定状态提高至安全系数1.5。三排桩的受力分布规律相近,抗滑段土压力成倒三角分布,滑面以上20cm土体推力最为集中。由于第一排桩间无法形成有效土拱作用,第二排桩体受力明显,一至三排桩抗滑段的受力分配比例约为1.3∶2∶1。试验结果为山区高边坡的预支护设计提供了参考。