基于地震变形控制的隧道地基注浆抗液化加固效果评价

 目前理论上主要有两种液化防治思路：一种是限制超孔隙水压力的产生与发展;另一种是减少液化产生的过大变形。目前,基于前一种设计思想的液化处理方法和研究较多,而对基于变形控制的处理方法实施效果的研究则相对有限。从后一种思路出发,基于Biot固结理论,利用循环弹塑性本构模型,通过数值模拟方法,对上海某电厂取排水隧道的地震液化问题进行模拟,建立一种平面应变条件下隧道地震液化变形的数值模拟方法,以评估其注浆预防液化的加固效果。其中重点分析了地震作用下加固前后该隧道地基的位移、加速度、超孔隙水压力等动力反应。结果表明,采用适当的抗液化处理措施可以较好地抑制地基液化变形,这为工程场地抗震设计及液化防治提供了科学依据,对类似工程的可液化场地处理具有良好的借鉴作用。     

地震荷载作用下海底管线周围砂质海床 的稳定性分析

地震荷载作用下海床液化是海底管线失稳的主要原因之一.建立地震荷载作用下海底管线周围砂质海床液化问题的有限元模型,利用先进的土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪,将在不排水循环扭剪试验条件下得到的孔隙水压力增长模式作为考虑地震循环作用所引起的孔隙水压力源项引入到二维动力固结方程中,基于有限元方法对推广的固结方程进行数值求解,得到地震荷载作用下砂质海床中累积孔隙水压力的发展过程与变化规律.通过变动参数计算研究砂质海床土性参数和管线几何尺寸对由地震所引起的管线周围海床中累积孔隙水压力分布的影响,进一步对管线周围砂质海床的液化势进行评判.通过计算分析发现,土的渗透系数对由地震所引起的管线周围砂质海床中的累积孔隙水压力比具有显著影响,而管线半径只影响管线周围海床的累积孔隙水压力比分布,在离开管线一定距离之外,其影响可以忽略.     

随机地震荷载作用下黄土的液化特性

 以场地未来50 a超越概率10%的地震波作为输入激振波,对取自宁夏南部西吉县夏家大路喜家湾滑坡后壁的黄土开展动三轴试验,研究随机地震荷载作用下黄土中孔隙水压力的增长基本特性、影响效应及孔隙水压力增长规律。由试验结果可知,在随机地震荷载作用下,孔隙水压力对输入动荷载的响应具有明显的滞后性,其增长主要集中在地震荷载的有效持时范围内。输入地震荷载的幅值、有效持时以及固结压力对黄土的液化特性有较大的影响,幅值较大、持时较长、固结压力较小时,更有利于孔隙水压力的发展。由于孔隙水压力的增长是源于孔隙的压缩引起的,因此,可以将孔隙水压力比表示为残余应变的函数,据此,可得地震荷载作用下,黄土不同变形情况时孔隙水压力的发展水平及液化程度。     

一维场地地震反应非线性有效应力分析法及其验证

液化所致的土体软化会影响地震运动规律,需进行有效应力分析以确定可液化场地的设计地震动参数。本文提出一种弱耦合形式的场地反应有效应力分析法。此方法将土的非线性滞回模型与剪切–体积应变耦合的孔压增量模型相结合,建立了循环加载过程中循环刚度退化与超静孔隙水压力增长的耦合关系;基于ABAQUS显式求解器开发了相应的材料子程序。该方法被用于模拟日本强震台阵非液化和液化场地的地震反应分析,在不同深度的水平地震动模拟和记录之间显示出很好的一致性:计算与记录的非液化场地井下台阵的地表峰值加速度仅相差2.6%(弱震)和11.8%(中强震);计算与记录的液化场地井下台阵在设置强地震仪深度处的土层峰值加速度的差异均在5%以内,且计算与记录的非液化和液化场地的谱加速度曲线吻合度较好。对比专业软件DEEPSOIL V6.0计算的强震台阵液化场地地震反应的结果,本文方法能更好地模拟高频地震波在多层液化土层中的传播以及液化土层的非线性放大与滤波效应。     

高速列车振动下隧道周边砂土液化研究

以广深港高速铁路狮子洋盾构隧道为背景,考虑流固耦合作用,通过FLAC3D软件对列车荷载引发的地层动力响应进行了数值模拟,分析了列车高速通过隧道时孔隙水压力和超孔压比的变化规律。计算中,采用车辆-轨道耦合模型得到列车轮轨激振力。采用循环活动性准则判别砂土液化。结果表明,高速列车荷载作用下,孔隙水压力增大,超孔压比峰值出现在地表,但其值很小,不会发生液化;两列列车交会通过隧道时,超孔压比近似对称分布,其最大值比单列列车通过情形略有增大。     

随机地震作用下砂土液化概率分析

为了评价随机地震作用下饱和砂土孔隙水压力发展的概率,本文介绍了一种新的概率模型。模型中考虑了砂土动力特性的非线性、液化抗力的不确定性以及孔压发展的非线性,计算了每一荷载循环终了时的孔压累积概率分布函数,当孔压比等于1时,直接从累积概率分布函数中可得出液化概率。应用本方法,对日本新泻地震时的三个典型场地进行了分析,计算结果和现场震害良好一致,证实了本文方法的适用性。     

地震荷载作用下饱和砂层孔隙水压力的增长与消散

本文用有限元法对地震荷载和不同排水条件下陡河水库土坝砂基中孔隙水压力的增长与扩散过程,以及振动结束后孔隙水压力的重分布与消散过程进行了计算分析。通过动力三轴试验,给出了饱和砂的残余孔隙水压力的全量表达式和不同液化破坏阶段的临界孔隙水压力比的表达式。本文定义了液化势评价准则,并对该坝在1976年唐山大地震时的稳定性进行了分析。得到的结果能较好地说明宏观破坏现象,同时也表明砂砾井和砂砾层有明显的排渗作用。     

黄河三角洲细粒土微振液化分析

在黄河口潮坪选择典型研究区,利用现场原位对其循环荷载试验,通过实时孔压监测、静力触探试验、十字板剪切试验及原状样土工试验对比,研究了在循环荷载作用下黄河三角洲地区饱和细粒土的动力响应过程、土体比贯入阻力、峰值强度、残余强度和灵敏度的变化以及孔隙水压力和液化发生层的变化对黄河口粉质土液化过程的影响。研究结果表明:循环荷载作用使土体对能量吸收特性的变化、孔压的响应与振动导致的土体结构性变化有密切的关系;循环荷载作用导致黄河三角洲地区粉质土液化主要发生在硬壳层;随着荷载循环次数增加,液化发生层的深度向深部扩展;循环荷载作用使土体的物性指标变化趋势因深度的不同而具明显的差异性。     

循环加载频率对砂土液化模式的影响试验研究

为了研究循环加载频率对饱和砂土的液化特性的影响,针对密实度为35%、50%、70%的福建标准砂进行了振动频率为0.05Hz、0.1Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz的循环扭剪试验,并对密实度为50%的珊瑚砂和细砂进行了振动频率为0.1Hz和1Hz的循环扭剪试验。结果表明：无论是松砂还是密砂,其剪胀剪缩特性与加载频率密切相关,在低频荷载作用下表现出显著的剪胀特性,达到初始液化后孔隙水压力波动,土体仍具有抵抗液化能力,呈现“硬化型”液化模式;在高频荷载作用下表现出显著的剪缩特性,达到初始液化后孔隙水压力保持稳定,循环液化模式呈现“软化”特征,珊瑚砂和细砂的孔隙水压力特征和液化模式也同样受加载频率的影响,说明循环加载频率显著影响饱和砂土的剪胀剪缩特性,进而影响液化模式;液化阶段产生的流滑变形大小与加载频率密切相关,低频荷载作用下所产生的流滑变形显著大于高频荷载作用下的流滑变形。     

循环荷载作用下饱和砂土的液化破坏

本文探讨了循环荷载作用下饱和砂土的极限平衡条件和液化破坏过程,给出了一个可用于饱和砂层地震稳定性分析的广义库伦公式。提出了一种方法:根据一个砂土液化试验记录的分析,给出饱和砂土的动力有效应力抗剪强度。为了工程应用的目的,建议把循环荷载作用下饱和砂土的破坏过程分为两个阶段,并把这两个阶段的起点作为饱和砂土的破坏准则。此外,也给出了饱和砂土液化破坏时破坏面上循环剪应力与循环荷载次数间的一般关系。     

基于随机有限断层法的坝址地震动参数#br# 综合评价方法

对于受多条发震构造影响的大坝场址,合理估计坝址地震动输入是实现近场地震作用下不溃坝目标的前提条件。文章主要目标是对地震地质环境复杂的场址建立适合于工程应用的地震动参数评价方法。首先对随机有限断层法模拟近场大震的适用性进行分析,结果表明该方法不仅可以描述断层破裂源,考虑地震波路径、场地衰减等因素,而且计算效率高,能够解决地震动模拟中复杂震源设置与计算效率的问题,可用于大坝场址地震动参数估计;然后基于对随机有限断层法参数的不确定性分析,建立一套能够考虑多个发震构造对坝址影响的地震动参数综合评价体系,包括设置震源、路径及场地条件参数的取值范围及水平、设计多方案(多权重)地震动模拟方案、各参数取值的权重系数计算原则与方法;最后获得能够表征不同地震危险性的参数估计方法。该文建立的方法能够考虑坝址发震构造的复杂性,给出多层次、多风险水平的评价结果,为近场大震作用下大坝抗震安全评价提供合理的地震动参数。     

基于小波方法的近海域地震动时频特性分析

将小波变换的方法应用于近海场地地震动的时频分析。收集到了美国加州以及日本相模湾近海场地台站地震动加速度记录,并采用Matlab软件对其进行了6层小波包分解。分析了近海场地地震动加速度的能量谱以及时频分布特征,同时与同一地震事件相邻的陆域场地地震动加速度记录以及汶川、芦山地震的内陆场地地震动加速度记录进行比较。研究发现,近海场地地震动能量主要集中在前8阶子频带上,低频带能量占优势,能量分布与陆域相邻场地的不同,内陆地震动则在高频段有明显的能量分布|近海场地水平向和竖向地震动表现出能量分布的宽频带特性,但竖向地震动能量值远小于水平向,地震动能量在时间域内出现明显的二次释放过程。     

土体地震大变形分析中Seed有效循环次数方法的局限性

采用地震波输入动三轴实验并结合实际震害现象,研究常用的Seed有效循环次数方法在分析地震下土体大变形和地基差降中的合理性和局限性。结果表明有效循环次数方法的主要局限有:不适于大脉冲强地震动下土体残余变形的分析,不能反映地震动本身不规则性和不对称性、土的各向异性特性以及土层横向分布不均匀带来的土体永久变形和地基震陷的差异,不适应土体变形时程分析的要求,用于软弱地基上建筑物不均匀震陷的计算容易导致不合理的结果。     

黄土场地的爆破地震振动效应

通过对黄土场地爆破地震振动特征的观测分析，揭示了黄土地貌形态对爆破地震振动效应的放大作用，采用数值分析与现场试验对照研究的方法，探讨了爆破地震振动与天然地震振动之间的内在联系和本质规律。研究结果表明，采用爆破地震振动试验分析方法，可以较好地模拟黄土体的地震振动响应特点。     

FRP筋增强PPECC梁滞回性能试验研究

地震来临时释放大量的能量,结构也受到往复载荷并发生严重破坏。事实上,结构倒塌现象不应该发生,从而使其在地震后的修复经济上可行。本文进行了5根FRP筋增强PPECC梁及1根FRP筋混凝土梁的滞回性能试验研究。养护龄期、配筋率及纤维掺量是试验中主要的控制参数。试验结果表明,由于PP纤维的作用,试件在达到极限承载力时会出现多重饱和裂纹破坏形态但不会被压碎,部分试件中出现FRP筋滑移现象。PPECC梁有与普通混凝土梁明显不同的破坏形态。随着配筋率和龄期的增加,极限承载力提高而延性下降。试验结果证实,PPECC明显地提高了构件或结构的抗震能力。     

Investigation of the soil amplification factor in the Adapazari region

Turkey is located on the highly active Eurasian plate. A very active strike slip fault, the North Anatolian Fault Zone (NAFZ), crosses Turkey from east to west; earthquakes occurred on this fault on August 17, 1999 (Kocaeli) and November 12, 1999 (Düzce). Regional geology and subsoil conditions can significantly change the characteristics of ground motion. For this reason, determining soil amplification during an earthquake, especially for soft soils, is a very important topic for researchers. In this study, one dimensional ground response analyses were performed for selected Adapazari sites using the August 17, 1999 Kocaeli earthquake strong ground motion record with SHAKE2000 software. Soil characteristics and depth to engineering bedrock at the selected sites are different and the observed level of structural damage at these sites during the Kocaeli earthquake was also different. Calculated soil surface response spectrums at these sites were compared with the recommended design spectra of the Turkish Earthquake Code and the Eurocode 8. According to one dimensional ground response analyses, the calculated response spectra of the selected sites exceed the recommended design spectra of the Turkish Earthquake Code and the Eurocode 8. Calculations show that higher amplification ratios occur at higher periods due to soil behaviour. Results of this study indicate that local geological conditions may amplify ground motion at some periods and, due to this amplification, the calculated response spectra may exceed the recommended design spectra. Therefore, it is clear that local site conditions must be considered for earthquake-resistant engineering designs on soft alluvial soil deposits.     

软土层埋深变化对地铁车站结构地震反应的影响规律研究

软土侧向大变形将是造成地铁车站结构严重震害的主要因素。为了明确软土层埋深对地铁车站结构地震反应的影响规律,对常见的两层三跨岛式地铁车站结构侧向和底部地基中存在不同埋深软土层时5种软场地和1个一般场地条件下地铁车站结构的地震反应进行了数值模拟分析。计算中采用自行建立的软土记忆型黏塑性动力本构模型模拟软土的动力非线性特性,混凝土的动力特性采用黏塑性动力损伤模型。给出了软土层不同埋深对地铁车站结构的加速度反应、侧向摆动位移反应和应力反应的影响规律,为提高软土地基上城市地铁车站结构的抗震性能及其抗震设计方法提供了依据。     

Experimental investigation of the behavior of RC bridge piers subjected to horizontal and vertical earthquake motion

This paper presents an experimental program aimed at assessing the effect of vertical earthquake ground motion on reinforced concrete bridge piers. The program comprised testing of four large scale piers by utilizing the Multi-Axial Full-Scale Sub-Structured Testing and Simulation (MUST-SIM) facility at the University of Illinois. Two hybrid analytical-experimental simulations were used to experimentally investigate the effects of vertical ground motion on pier loading and behavior. Two additional cyclic tests were conducted to allow direct comparison of pier response under tension to pier response under compression. Detail aspects of the experimental framework including a substructuring scheme, analytical representation of structure, test specimen design and advanced measurement system are provided. The observations and interpretation of experimental results, including the impact on both global and local behavior, are discussed. It is concluded that vertical ground motion can significantly impact Reinforced Concrete (RC) pier behavior and failure mode.     

Liquefaction analysis of Izumio sands under variation of ground motions during strong earthquake in Osaka,Japan

This paper presents a study of liquefaction analysis at sand layers of the Izumio site, under ground motion variation during a strong earthquake in Osaka, Japan. Site investigation using standard penetration test and shear wave velocity measurement is conducted. Finite element liquefaction site response analysis integrated with a strain space multiple mechanism model is conducted. Ground motions variation is considered based on the seismic record at surrounding seismic stations. Attenuation analysis is conducted to determine the scaling factor for ground motions. Several results, such as acceleration profiles and cyclic behaviours are presented. The empirical analysis is also conducted to verify the results of the numerical analysis. The results explained that cyclic behaviours of sandy layers in the Izumio site show the liquefaction tendency. The results also showed that sandy layers are indicated as critical layers during the strong earthquake due to the excess pore water pressure reaching the liquefaction threshold. The results of the empirical analysis also present liquefaction indication at sand layers under the variation of ground motion, since the factor of safety against liquefaction is less than 1. The results are generally well-agree with liquefaction evidence and prediction presented in the previous study. The results could bring practical importance in understanding liquefaction potential in the study area.