地震液化的有效应力二维动力分析方法

本文根据有效应力原理提出了一个计算饱和土体地震反应的二维动力分析方法.该法不仅考虑到动剪应变与动剪切模量之间的非线性关系,而且还考虑到振动孔隙水压力逐渐增长的效应(砂土软化)而变化的动力性质.这个方法能够求得地震过程中饱和土体的加速度、动应力、动应变以及振动孔隙水压力随着时间的发展、液化的开始、发展过程.以江西德兴铜矿4号尾矿坝为例,采用等参数有限单元法,用本文提出的分析方法和建议的振动孔隙水压力增长模式以及两种地震曲线,详细地分析了该坝在0.4g地震情况下的液化过程,并与目前流行较广的总应力法算得的结果作了比较.     

高尾矿坝的暴雨渗流和地震液化有限单元分析

本文先将连续暴雨期稳定渗流的水力势与尾矿坝的变形紧密结合起来,列出平衡方程和拉普拉斯方程,用等参数有限单元法联立求解位移和水力势,计算静应力;其次将振动孔隙水压力引入平衡方程式中,用有限单元法求解地震期间的位移和水力势;最后将平衡方程式与不稳定渗流方程式结合起来,联立求解地震结束后的位移与水力势,实际上本文提出了一个适用于尾矿坝和土坝非线性静力分析和渗流分析的以及动力分析的二维有效应力方法.利用该法对德兴铜矿4号高尾矿坝作了具体计算,求得该坝在连续暴雨期间的静应力、流网、在地震期间和地震结束后的水力势、地震孔隙水压力的增长、扩散、消散以及液化的发生、发展、地震残余变形及其随时间的变化等等.     

用有限单元法分析坝体的静力稳定性

本文利用某尾矿坝的钻探资料、土工试验所提供的组成坝体的各种材料的物理—力学性质,以及在用渗流分析方法确定了坝体内浸润线位置的基础上,应用有限单元法,对某尾矿坝的静力稳定性进行了分析。分析结果表明,坝体是静力稳定的。     

尾矿坝加高渗流和液化稳定性分析

 尾矿库加高扩容,需对尾矿坝进行稳定性评价。依钻孔资料,结合加高设计方案,建立尾矿坝地质模型。对洪水及地震作用双重工况下,应用强度折减法进行了尾矿坝渗流稳定性、静力稳定性和动力液化稳定性计算。结果表明,浸润线没有从坝坡出溢,渗流稳定。从坝体动力反应及液化结果得出该坝是动力稳定的,安全系数满足规范要求。本研究基于有效应力原理,结果对尾矿坝渗流、静力及动力稳定性评价方面有一定的借鉴意义。     

基于ADINA堆积层滑坡地震作用下动力响应特性及稳定性研究

以堆积层滑坡为研究对象,基于非线性ADINA软件动力有限元分析法,首先分析堆积层滑坡在地震作用下位移、加速度的动力响应特性和应力、应变响应规律,计算表明:动力地震作用下堆积层滑坡的最大位移和稳定系数比静力作用下都低,随着监测点高程的增加,加速度时程曲线振幅不断增大.滑坡后缘出现较大拉应力,易出现拉裂缝.剪应变增量从坡脚开始向坡体内部扩散直到后缘,对坡脚应着重防护.再通过地震动荷载计算出的最小稳定系数平均值与拟静力计算的稳定性系数综合分析滑坡稳定性,说明运用动力有限元法分析堆积层滑坡稳定性对实际工程具有一定指导意义.     

土坝地震孔隙水压力产生、扩散和消散的有限单元法动力分析

本文将地震产生的振动孔隙水压力与土坝和地基的变形和固结紧密结合起来,将振动孔隙水压力引入著名的皮奥(Biot)方程式中,用等参数有限单元法联立求解位移和残余孔隙水压力;提出了一种适用于土坝和地基动力分析的非线性二维有效应力分析方法.采用该法,不仅可以计算地震动应力、动应变、加速度,而且可以计算地震期和地震结束后的孔隙水压力增长、扩散、消散、液化的发生发展过程、土的残余体积变形及其随着时间的变化.文中以加权剩余值法为基础,进行了详细的有限单元法分析与公式推导.作为算例,文末给出了在地震作用下辽宁盖县石门土坝的计算结果.     

大型贮灰坝动力反应及液化分析

通过对某石化企业热电厂贮灰场粉煤灰的静力和动力三轴试验,分析了粉煤灰固结排水条件和固结不排水条件下的应力-应变关系、动模量与动应变关系和液化应力比与破坏振动次数关系.同时应用有限元软件ANSYS对加高后的贮灰坝进行了静力分析,以及在Park Field波作用下尾矿坝的动力反应,并采用应力对比分析方法对该贮灰场进行了液化分析,说明相对密度对液化区面积有很大影响,相对密度越小,液化区越大.因此控制粉煤灰的相对密度对贮灰坝的液化稳定是非常必要的.     

基于PFC~(2D)的地震作用下湖南某尾矿坝稳定性分析研究

地震作用下尾矿坝中颗粒应力、应变曲线分析是整个尾矿坝安全稳定性分析中的重要组成部分.通过对PFC2D软件在尾矿坝安全特性上的应用研究,运用颗粒流离散元方法,对某尾矿坝进行了数值模拟,为PFC的工程应用提供新实例.模拟结果表明:地震作用下尾矿坝的整体滑移部分多为下部首先产生较大位移之后上部开始滑动,从而由局部滑移造成坝体整体滑移;初期坝和细粒砂相对于基岩更易产生滑移,且滑移位移明显,细粒砂相对于粗粒砂较易产生位移;尾矿坝的剪切应变随着地震荷载的变化而变化且最大变化处位于坡脚处,位移云图出现分层破坏面表明该尾矿坝已经处于破坏状态.通过分析尾矿坝数值模型,从而对地震作用下的尾矿坝安全性能做出判断.     

地震作用下者拉母箐尾矿坝稳定性分析

尾矿库堆积坝是矿山生产设施的重要组成部分,坝体稳定性不足引起的溃坝事件是尾矿库的一种严重病患。采用不排水有效应力法对者拉母箐尾矿坝进行了地震响应分析,计算了尾矿坝在地震作用下的安全系数。分析得出安全系数满足规范要求,者拉母箐尾矿坝在8度地震作用下是稳定的。这种分析方法也为尾矿坝的稳定性评价提供了参考。     

沟埋式管与土相互作用的动态有限单元法

利用动态有限单元法建立和推导二维等参形式四边形动态有限单元，研究了沟埋式管与土的动力相互作用，求得管周土体的静，动应力分布，结果表明，动态有限元法比一般动力有限元法更精确，有效。     

饱和砂土应力应变控制试验动力特性的比较

利用振动扭剪试验,在应力控制和应变控制加载条件下,对饱和砂土材料的残余孔压累积特性及剪应力剪应变骨干曲线随孔压变化的瞬态特性进行了试验研究,并利用提出的弹塑性动应力应变本构模型,对应力控制和应变控制试验的瞬时滞回曲线及应变路径长度进行了分析比较,从多方面探讨了应力控制和应变控制加载条件下饱和砂土 态动力特性之间的内在联系。     

沥青混凝土心墙坝三维有限元静动力分析

针对沥青混凝土心墙均质坝,运用非线性三维有限元法进行静动力分析.对大坝填筑与蓄水阶段分别进行模拟,并计算了沥青混凝土心墙坝动力响应,分析了坝高、动剪切模量、地震峰值加速度及地震波对心墙最大动剪应变的影响,总结了心墙应力与变形、动剪应变分布规律.结果表明:静力状态下,尤其是满蓄期,应重点关注心墙坝肩处、顶部和底部区域,且高心墙处于更不利的应力与变形状态.地震作用下,动剪应变最大值发生在河谷中央心墙顶部区域,但动剪应变幅值较小,一般不超过0.5%.     

饱和重塑黄土动力反应的数值模拟

将具有粉质黏性的马兰黄土重塑后制成饱和试样,进行了一系列的固结不排水动三轴剪切试验,得到不同动应力幅值下的应力应变曲线.以双曲线型骨干曲线为基础,以动态骨干曲线假设为条件,推导了复杂动荷载下用轴向动应力应变表示的卸载、再加载曲线方程.从应力应变曲线和能量消耗两方面对固结不排水动三轴试验进行了数值模拟分析,并与试验结果进行比较,结果表明:当动应力幅值与固结围压之比在一定范围内时,两者的阻尼比接近;当动应力幅值较大时,两者的卸载曲线较为一致.提出的数值方法能较好地模拟重塑饱和马兰黄土的固结不排水动力反应,可为马兰黄土地区的土动力反应分析提供参考.     

观音岩水坝地震动力分析

将有厚度接触摩擦单元引入具有观音岩混合坝接头的堆石体与混凝土坝段之间的接触面进行力学模拟.在堆石及心墙料的静力本构关系上采用Ducan双曲线E-B模型模拟堆石坝的实际填筑施工和水库蓄水过程,并采用非线性动力分析方法对大坝连接坝段进行三维地震动力分析,揭示了插入式接头坝段采用在竣工期和运行期的接触面的应力情况和脱开情况.对心墙料与混凝土的接触面采用动力接触薄层单元进行模拟,真实地反映了地震过程中接触面的剪切及开合变形情况.根据动力分析成果,对大坝软接头的抗震性能及抗震安全性进行评价.     

考虑地震方向性的高耸RC烟囱结构易损性分析

选用240 m高的某钢筋混凝土烟囱作为研究对象,通过有限元软件ABAQUS,采用复合壳单元建立了相应的非线性有限元分析模型.为考虑地震动的不确定性,根据谱相容性原则,选择了20条合理的地震动记录,进行增量动力分析.分别以材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和地震动强度参数,通过增量动力分析将三维地震动以7种不同入射角度作用于结构并获得的结构地震响应,采用能力需求比模型的曲线拟合法计算结构的易损性.通过钢筋和混凝土的材料应变定义了4个损伤状态限值,最终得到了考虑地震方向性的高耸钢筋混凝土烟囱结构地震易损性曲线.研究结果表明,考虑地震方向性后,当PGA小于0.2g时,该烟囱的最不利地震波输入角度大约在75°~90°左右,结构完全损伤概率大约增大了1.5%;当PGA大于0.2g时,该烟囱的最不利地震波输入角度在45°左右,结构完全损伤概率大约增大了2.4%.     

矶头水电站大坝的地震反应分析

采用坝－水－地基系统动力耦合的边界单元法，计算在基底地震加速度情况下的矶头水电站大坝的地震反应．对坝体系统的动力特性、坝面动水压力、坝顶动力放大系数进行分析和计算，并对大坝的动力稳定性进行校核．     

某铜矿尾矿砂力学特性和尾矿坝变形稳定性分析

以云南某铜矿拟建中线法尾矿坝为研究对象,对底流、溢流2种尾矿砂进行了物理力学特性试验,获得了其物理力学指标并应用于尾矿坝数值分析。得到了尾矿坝的应力变形特性,不同堆积高程、不同工况下尾矿坝的安全稳定性。结果表明,底流、溢流2种尾矿砂无明显剪胀;坝体内以压应力为主;高堆积高程,地震荷载作用下坝体稳定安全储备不足;浸润线降低明显提高坝体稳定性。分析结果可为尾矿坝设计提供参考。     

土体本构模型参数的优化确定

提出了一种确定土体本构模型参数的最优化法，该法以试验得到的应力应变关系曲线与由模型算得的曲线绝对误差作为目标函数，以模型参数为变量，利用最优化技术优化迭代，求得最优解，即最优模型参数，它能使得由本构模型求得的应力应变曲线最优地逼近试验曲线。该法快捷、准确，适用于多种模型。     

考虑渗流作用下尾矿坝稳定性分析

以核桃箐尾矿坝为研究对象，对其尾矿坝的稳定性进行研究，主要通过Rocscience Slide软件建立二维模型对尾矿坝在天然和渗流状态下的稳定性进行分析，从而得到渗流作用对尾矿坝稳定性的影响。采用迈达斯(Midas GTS/NX)软件对研究区整体建立三维地质模型，并用FLAC3D有限差分软件计算分析，计算天然应力状态和渗流应力状态下尾矿坝的应力应变情况，同时对二维和三维分析的方法进行对比分析，为以后同类工程稳定性分析提供一定参考。     

考虑弱化效应的加高扩容尾矿坝地震可靠度分析及风险评价

地震荷载下的坝体稳定性及溃坝风险始终是岩土工程界的研究重点之一。本文引入弱化系数考虑地震对尾矿坝筑坝材料的弱化效应,采用极限平衡拟静力法与光滑粒子流体动力学方法结合进行尾矿坝地震可靠度分析及风险评价。利用极限平衡拟静力法与蒙特卡罗方法寻求可能的失效样本,进而采用自主研发的SPH程序模拟失效样本下尾矿坝失稳过程以及最终堆积状态,引入临界位移值确定滑动面积以评估尾矿坝的失效后果。应用本文方法对云南某一加高扩容尾矿坝的稳定性及风险进行了评价,算例分析表明：随尾矿坝扩容高度的上升,旧坝的稳定性基本保持不变,而新坝的稳定性持续降低,扩容高度完成后,尾矿坝最小安全系数与规范要求值接近,需要重点关注其稳定性。可靠度分析结果表明：当尾矿坝筑坝材料变异系数为0.1时,其相应的失效概率为1%,该失效概率值的变异系数约为0.3。不考虑地震作用对筑坝材料的弱化效应,扩容尾矿坝的失稳风险为309.17m2,考虑弱化效应后,随弱化系数减小,扩容尾矿坝的失稳风险增大。随着弱化系数的减小,临界位移值对失稳风险的影响逐渐减弱,弱化系数大于0.5时,临界位移值对扩容尾矿坝的失稳风险影响显著。