不同地应力特征下超大跨扁平地下洞室水平地震响应分析

超大跨扁平地下洞室建设难度大、力学作用复杂,其地震响应研究目前尚处于探索阶段.为揭示超大跨地下洞室地震响应机制,依托国内某超大跨扁平洞室工程,采用动力时程法进行不同侧压力系数的洞室塑性区、Mises应力及位移的水平向地震响应分析.结果表明:地震作用下,围岩塑性区及塑性应变最大值均显著增加;静水压力条件下,围岩静力及地震...     

大型地下洞群的地震动力稳定性分析

节理岩体开挖后经常形成楔形块体,对大型地下洞室顶拱和边墙的稳定性构成威胁.地震的动力作用将加剧块体的运动,进而影响洞室的整体稳定性,合理地评价高烈度地区大型地下洞室的稳定性具有现实意义.节理岩体中地下结构的动力响应与稳定性分析目前研究较少.本文采用了动力离散元法分析了大型地下洞室群的动力响应,认为地下结构并不能完全免于震害,高烈度地震对于节理岩体中的地下结构有明显影响.     

考虑黏结特性的水电地下洞室块体地震响应分析

在水电工程地下洞室的施工及运行过程中,地震作用下块体可能出现滑移失稳甚至破坏,将会给工程带来严重威胁,因此研究地震作用下地下洞室块体的抗滑稳定性具有十分重要的意义.实际工程中块体与周边岩体界面上存在黏结作用,而ABAQUS的接触属性中自带的抗滑模型未考虑该特点,为此建立了考虑黏结强度影响效应的地下洞室块体修正抗滑模型,完善了块体与基岩间的静态作用与动态相对滑动的影响机理.通过验证模型与工程算例,研究了块体在静态及动态荷载激励下的响应特征与稳定性,实现了抗滑模型合理性与有效性的验证.对比经典抗滑模型与修正抗滑模型的分析结果,在重力阶段最大竖向位移分别为1.04,cm和0.05,cm,在地震过程中的平均竖向位移与最大竖向位移分别为2.24,cm、3.91,cm和2.07,cm、3.38,cm.上述结果反映了块体在黏结特性的作用下具有更好的稳定性.依次改变抗滑接触属性中的关键参数,讨论了摩擦系数及黏聚力对块体响应与接触面动态特性的影响.     

大型地下洞室群相邻块体地震响应

为了更好地模拟地下洞室中存在的相邻块体结构在地震荷载作用下的运动与动态响应特性,建立了一种考虑块体间黏结强度影响的地下洞室相邻块体动力抗滑模型,并通过数值模型分析了该抗滑模型的有效性与优越性。在工程实例分析中,采用经典抗滑模型时Ⅰ类相邻块体中两块体水平X向位移在整个地震阶段的均方根值分别为2.16 cm和2.02 cm,采用修正抗滑模型时两块体对应响应值分别为2.00 cm和1.94 cm;Ⅱ类相邻块体中两块体在经典抗滑模型与修正抗滑模型条件下的对应响应值分别为3.68cm和3.65cm与3.55cm和3.54cm,上述结果反映了相邻块体在黏结特性的作用下具有更好的稳定性,说明该模型具有较好的工程适用性与应用价值。     

基于EFAST法的地下洞室静动力稳定参数全局敏感性分析

进行地下洞室静动力稳定参数敏感性的研究,可为地下洞室结构喷锚支护设计提供科学决策依据.本文采用基于全局敏感性分析的EFAST法对地下洞室在静力边界下围岩的应力、变形的参数敏感性进行了分析,并对有限元法与离散元法计算得到的敏感性结果作了对比分析.采用有限元法与块体理论,对块体的稳定性进行了分析,并采用EFAST法研究了块体受围岩岩体参数影响的动力敏感性.结果表明,在静力边界下弹性模量对围岩变形影响的敏感性最大、内摩擦角对洞室最大主应力影响的敏感性最大;对影响块体滑移的岩体参数的动力敏感性分析结果表明,得到的总体全局敏感性较大、一阶全局敏感性较小,表明块体滑移受单一岩体参数变化的影响程度较小,受多种岩体参数的联合作用的影响程度较大.     

基于Vague集的地下洞室地震安全评价

针对地下洞室群安全评价研究相对匮乏,且研究中大多针对应力或位移等单一指标开展安全评价,其结果具有明显局限性的问题,基于集成强度折减法、粒子群优化算法、投影寻踪法及Vague集的集对分析模型等方法,以结构的竖向位移、水平位移、加速度及压应力等多个动态响应参量作为地下洞室地震安全评价的关键指标,提出了适用于大型地下洞室群多指标的地震安全评价方法体系。以某工程为例进行了大型水电工程地下洞室群地震安全评价研究,结果表明所选地下洞室的3个断面均处于安全稳定性较好的评价等级,验证了地下洞室群地震安全评价模型的有效性。     

地下洞室超挖预测的距离判别分析方法和应用

 超挖问题是隧道开挖施工中不可避免的问题。本文基于距离判别分析理论并结合工程实际,建立地下洞室块体超挖预测的距离判别分析模型;根据工程实例中影响隧洞块体超挖的地质特征与组成,选用两组节理、一组层面的产状,以及洞室结构面的延伸和间距等指标作为洞室超挖预测的判别因子;以21组实测的洞室地质参数数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数预测超挖块体大小,经过训练后的模型回判估计误判率为0。最后,从野外地质调查着手,结合某一抽水蓄能电站的实测地质资料,应用建立的判别函数对平洞4（PD4）的超挖块体大小进行预测。结果表明,距离判别分析模型预测精度高,回代估计的误判率低,为地下洞室块体超挖预测提供了一种新思路。     

大跨度地下洞室围岩结构面空间展布的确定性研究

以某电站大型地下厂房主变洞为例,研究了大型地下洞室围岩结构面的空间尺度各指标的关系、相关方程的建立、可视化图形展示以及在洞室拱顶与边墙出露位置的确定,从而得出结构面在洞室周边出露的确定性信息.这些确定性的信息将是大型洞室组合块体的确定、确定性块体稳定性评价、围岩岩体质量分类、围岩二次应力计算的基础,同时也为设计和施工技术人员提供了较准确可靠的地质依据.     

多维多点激励下大跨度连体高层结构地震响应分析

对大跨度连体高层结构进行多维多点地震响应分析.首先建立大跨度连体高层结构多维多点地震动激励下的地震响应分析方法,研究多维地震分量及行波效应对结构地震响应的影响程度.进而数值仿真分析了一跨度为105 m的拟建连体高层结构在单维和多维地震动、一致及不同视波速的行波激励下的地震响应,并根据结构动力特性重点研究了大跨度高空连廊...     

地下厂房洞室群动力反应时程分析

采用动力时程分析法,对杨房沟水电站地下厂房洞室群地震反应进行了三维非线性数值模拟,分析了洞周围岩的加速度、位移时程变化及应力分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,洞室高边墙对加速度有一定放大效应;洞周围岩地震位移波形与输入地震波形一致,围岩各质点间的相对变形及围岩永久变形均较小;围岩应力分布较为合理,最大主应力及最小主应力幅值较小,地下洞室群在设计地震荷载作用下抗震稳定性较好.     

成层地基中不同土层分布对地下结构的抗震影响

为了研究清楚成层地基中由于不同土层的分布而引起地下结构的地震响应,借助FLAC3D有限差分分析软件,通过设置土体的Hardin/Drnevich阻尼,合理地描述土体在动力作用下的滞回曲线和滞回圈,从而建立不同地质条件下的分析模型,分析地下结构在不同地基中的地震反应。结果表明,当结构处在软弱土层时,其在水平地震作用下的反应明显大于结构位于其他土层情况下的地震反应。当结构处在硬土层,或有较好的持力层,并有隔层软弱层的地层时,结构在地震作用下相对较安全。工程设计中可以通过合理地选择地下结构所处土层位置,避免未来可能地震引起的不良影响。     

地基中结构物动力响应的一维解析方法

提出了一种用于浅埋式地下结构物抗震设计的简化方法。采用任意侧向位移下地震土压力理论 ,推得在土 -结构相对位移较小的情况下 ,结构物所受的土作用力与它们的相对位移近似成线性关系 ,并提出了确定解析解中需要的地基结构动力相互作用系数的方法。在将土体和结构物均简化为只发生水平位移的粘弹性剪切梁及地震输入为竖直向上传播的剪切波等假设条件下提出了一种分析水平地基中结构物在地震荷载作用下的响应的一维解析方法 ,并用该方法对地震时结构物的位移和土压力及其变化过程进行了计算分析     

地下结构对场地和地表建筑地震响应影响分析

地铁车站等地下结构的建设,必然会引起场地土层以及临近建筑物的地震动力响应发生变化.为研究此种影响,以某典型地下车站结构为研究对象,引入了土体的非线性本构模型,同时考虑了结构与土接触面特性和地基无限域的影响.计算结果表明:由于地下结构的存在,地表一定范围内的地震动设计参数被显著放大;临近地表建筑的位移响应、框架柱剪力响应也均被显著放大.建议在地铁等地下工程的规划和设计时考虑工程建设后对地表设计地震动的影响.     

地震作用下层状岩质边坡动力响应

层状岩质边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体,边坡的地震稳定性对工程建设具有重要的影响.采用有限差分法软件FLAC3D建立顺层边坡及反倾边坡的数值模型,通过对比分析两种典型层状边坡的动力加速度响应,研究地震作用下层状边坡的动力响应特征及变形机理.研究结果表明:软弱夹层对层状边坡的波传播特征具有影响,使地震波在坡内传播过程中出现局部的放大效应;高程及软弱夹层对层状边坡的动力响应具有放大效应,相同高程条件下坡表的放大效应大于坡内;与反倾边坡相比,顺层边坡的放大效应随高程增加表现出强烈的非线性增加趋势;层状边坡的动力放大效应随地震动幅值的增加而增加,水平地震力作用下层状边坡的动力放大效应大于垂直地震力作用下层状边坡的动力放大效应;软弱夹层对层状边坡的动力变形特征具有控制性作用,最上层软弱夹层为潜在滑移面.     

地下结构纵向随机地震响应和极值分析

应用弹性地基梁理论，建立了地下结构的纵向振动频响函数方程，并将地震运动作为随机过程，同时又考虑地震动的空间变化因素，研究了地下结构的平稳和非平稳纵向地震随机响应以及在一定置信度条件下的极值反应。     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

计入无限空间连续介质效应的地下结构地震分析

本文考虑地下结构与其周围无限空间连续介质的动力相互作用,用半解析单元法分析在地震载荷作用下地下结构的动力响应,求得地下结构的变形规律、内力分布、结构与介质相互作用力、介质内力学状态、介质存在对结构反应的效应等一系列结果,并对地下结构的地震力计算进行了分析。文中所述计算方法将为地下工程抗震设计提供一种简便、实用、有效的分析手段。     

地下结构抗震设计的分析方法及其现状

地下结构抗震研究是当今地震工程界重要的研究方向．由于其自身的特殊性，地下结构抗震的研究方法与地面结构相比有较大的不同．文中分析论述了地下结构的地震动反应特性，重点详细地介绍了地下结构抗震设计中拟静力分析方法研究的理论和现状，并对所介绍的各种方法的优缺点进行了简要评述，指出了其中应注意的问题．     

基于ABAQUS的水平成层场地地震反应无限元分析

地下结构的抗震研究是当今地震工程界的重要研究方向之一,其研究方法与地面结构相比有较大的不同.本文基于动力无限元分析理论,利用ABAQUS软件的动力时程分析结合无限元边界实现了一维岩体的地震动响应分析,进而同基于SHAKE程序进行的一维土体地震动反应分析结果作了对比,说明在ABAQUS软件中实现的一维岩体动力反应分析方法是具有较好精度和易用性的.