上覆黏土层条件下考虑空间变异的砂土地基地震液化可靠度研究

基于FLAC3D有限差分软件,对上覆黏土层的砂土地基地震液化响应动力可靠度进行研究,建立了黏土-砂土地基平面应变模型,通过模拟土体剪切模量的空间变异性,利用蒙特卡洛模拟方法并结合生成的非高斯随机场评估液化区面积、超孔隙水压力和地表位移,研究了不同剪切模量变异系数(COV)对地基地震液化可靠度的影响。结果表明：剪切模量变异系数越大,液化范围缩小越困难,液化范围峰值的分布范围越分散;地表水平位移和地表最大差异沉降均随剪切模量变异系数的增大而增大。     

可液化土层的位置对土层-地下结构地震反应的影响

为了研究不同位置的液化土层对地下结构地震反应的影响,采用PL-Fin土体液化本构模型,使用FLAC3D进行了研究,总结了液化土层发生液化大变形时刻液化区分布、孔隙水压力与超静孔隙水压力比变化规律及差异、地下结构的位移及差异沉降规律,并与非液化场地下的地下结构地震反应进行了对比.主要结论有:当结构底部存在液化土层时,引起的结构位移最大,使结构下沉;结构两侧的土体液化会引起结构上浮,并使侧墙水平向向层间位移和顶底板竖向层间位移增加;结构整体位于液化土层中时,土体位移、结构位移和结构层间位移差都不是最大值,仅研究结构整体位于液化土层的规律存在不足;结构周围、两侧、底部、底部45°位置、左右两侧和底部45°位置以及底部和底部45°位置存在液化土层(B+C)位置共计6种工况下结构顶板y向层间位移变化规律基本一致,但车站不同位置存在液化土层,土层液化的反应和对结构的影响存在一定差异;液化大变形发生在孔隙水压力和超孔压比突增后的1~3s后,因此可由孔隙水压力和超孔压比的突变判断是否发生液化大变形.     

基于饱和多孔介质的复杂自由场地震响应分析

采用不可压缩饱和多孔介质的广义Biot理论模型,导出流体饱和两相多孔介质振动问题的有限元方程,并对港珠澳工程沉管隧道段自由场进行数值模拟计算.计算结果表明,相对于传统的单相介质自由场而言,饱和两相多孔介质自由场地表加速度峰值有所降低;实际场地的地形地貌对孔隙水压力有显著影响;多孔材料的渗透系数增大,可能会导致其孔隙水压力降低;同时输入地震作用的大小也会影响场地地震液化的评估.由此可见,基于不可压缩饱和多孔介质的数值模拟方法在场地地震液化分析中可行,其结论可以应用在其他工程场地分析中.     

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.     

现代黄河水下三角洲砂土液化模式

根据实际勘探资料及室内土工试验结果，按极限平衡理论和线性波动理论等，分析了现代黄河水下三角洲砂土在地震和波浪动力因素的作用下发生液化的可能性，并根据其液化过程实质是孔隙水压力产生、发展和消散的过程，总结出砂土液化模式应包括四个阶段；（１）压密阶段：孔隙水压力升高至砂土本身强度，使颗粒产生相对位移；（２）初始液化阶段：孔隙水压力升至土层所受侧向压力，产生较大应变；（３）完全液化阶段：孔隙水压力升至土     

含倾斜砂土夹层的人工岛地震液化灾害分析

强地震易造成地基中倾斜砂土夹层液化后产生永久变形和位移,并诱发流滑现象,进而对上部结构产生严重破坏.基于FE-FD耦合有限元方法,综合考虑倾斜砂土夹层的坡度、厚度、埋深以及海水水位因素,对某近海人工岛二维结构模型进行了数值模拟分析.结果表明:砂土层的坡度、厚度、埋深以及水位因素对人工岛的地震液化灾害有着不同程度的影响,其中坡度的影响最显著,而水位的影响最不明显,特别是水位对超孔隙水压力增长的影响非常小.人工岛的侧向扩展是在地震过程中饱和倾斜砂土夹层完全液化被触发后才得以发生,而且是在地震作用过程中某段时间内沿液化层斜面的有限滑动,其灾害程度比水平砂土层液化造成的破坏要大得多,而且易造成岛体不均匀沉降,对护岸造成严重破坏.该分析结论可为近海岸工程地震液化灾害评价分析提供参考依据.     

最迷糊的预测:“闹地震”的这一年

既然不能预测,怎么又能辟谣说"近期不会发生地震"呢?地震专家们在2010年承受的压力,估计比地壳承受的还大。"全球并没有进入地震活跃期"和"全球可能要进入地震活跃时代"两句话出自同一个科学家之口,从2010年开始,伴随着玉树大地震以及全国、全世界各地     

日本会发生第二次关东大地震吗

日本是一个多地震的国家,几乎每天都有无害的小地震发生,日本人都习以为常了。然而,日本的地震科学家们却大不一样,他们日夜24小时值班,警惕地注视着各种地震测试仪表。据日本各地地震预报中心的记录表明,日本的地表压力正日益增加,可能会在今后的某一天增加到地壳所不能承受的极限而爆发地震。日本地震学家们推测,下次地震震级可达里氏8级。地点是在关东平原及其附近的地下,其中包括东京和与东京毗邻的东海地带以及西部的名古屋市等地区。时间是从现在起到今后20年内的任何时间。     

饱和砂土液化过程探讨

根据饱和砂土地层地震液化现象及饱和砂土动力学试验所观察到的现象,从砂粒-孔隙水两相介质相互作用的角度出发,研究了饱和砂土在振动荷载作用下的液化过程和机制.研究结果表明,饱和砂土受振,砂粒相对滑动并重新排列,孔隙率降低,孔隙水受压产生超静孔隙水压力并不断增大,部分孔隙水挤出渗流,隙水渗流对砂粒产生渗流压力.渗流压力与超静孔隙水压力迭加,形成的上托力等于或大于砂粒水中重力时,砂粒在隙水中处于悬浮状态.此时,饱和砂土宏观上表现为液态.为此,根据下沉砂粒与向上渗流孔隙水之间相对运动过程中的动力作用特征,建立了描述饱和砂土液化过程的模型和液化判据.     

不同桩体加固液化土性状的振动台试验分析

为进一步研究不同桩体加固液化土机理,通过振动台模拟地震荷载,对性质不同的水泥土桩、碎石桩、水泥土桩与碎石桩复合加固液化土形式展开一系列试验,进行不同桩体加固液化土的研究。针对不同加固模式,采集不同埋深处的超静孔隙水压力、沉降量、土压力、加速度的相关数据,整理组合得出时程曲线,分析不同加固形式下液化土各变量之间的关系,探讨其变化规律。研究结果表明:水泥土桩加固土体遭受地震破坏在浅层,碎石桩加固、复合桩加固土体遭受地震破坏在中部;碎石桩加固有利于孔隙水压力消散,水泥土桩加固增强了土体刚度;实际工程尽量考虑采用碎石桩与水泥土桩复合加固形式加固液化土。     

基于JC法的砂土液化判别方法

通过对JC可靠性分析方法研究分析,提出了一种建立于标准贯入击数极限状态方程的地震液化可靠度评估方法,并用MATLAB7.0编制了相应的地震液化概率判别程序.用该可靠性分析方法对1976年唐山地震资料进行液化概率分析,通过与实测值和规范法计算结果对比,验证了该方法的可行性和精确性,为砂土液化势评估提供了一种有效的砂土液化评价的新方法.     

场地液化对反应谱影响评价

土层液化除引起土体失稳和沉降外,也会对地表加速度反应谱产生重要作用.本文采用实际地震记录和理论分析相结合的方法,研究了典型液化场地对地表加速度反应谱的影响问题.结果表明:液化对地表加速度反应谱有非常显著的影响,液化引起地表加速度反应谱变化的基本特征为高频降低、低频增大;低频加震效应明显大于高频减震效应,加震与减震的谱烈度比平均约为20;高频减震的主要范围为0.1—0.6s,低频加震的主要范围为1—4s,减震到加震的转换点在0.7—0.9s间.分析表明,液化对长周期显著的放大,如仍按常规反应谱进行抗震设计,则对长大和高柔结构会导致偏于危险的结果,即使地基经过基础加固,但因场地特性不能改变,因此这种危险仍然存在.     

饱和层状砂土三轴液化试验

为了研究具有层状结构的饱和砂土液化时孔隙水压力的发展规律，利用GCTS-STX-050气动三轴测试系统对层状饱和砂土进行等幅应变控制下的液化试验研究，分析了试样中不同粉粒夹层厚度、位置及分布层数对液化影响.试验结果表明，试样液化所需的循环加载次数与粉粒夹层的厚度呈非线性关系，存在一临界厚度使得循环加载次数最大;粉粒层能够有效地阻碍细粒层产生的超孔隙水压力的传递，而细粒层对粉粒层产生的超孔隙水压力阻碍效果不明显;相同厚度下，粉粒夹层两层分布较一层分布对超孔隙水压力的阻碍作用更加明显.试验结论可为地震作用下具有层状结构的饱和砂土液化规律的探索提供一定的参考依据.     

堤防地震液化数值模拟及动力反应分析

为了评估青草沙水库在地震作用下的性状,利用FLIP程序分析堤基及上部堤防地震液化变形规律,比较了堤防不同位置处的残余变形、超静孔隙水压力比分布、有效应力路径等.结果表明:抗震设防烈度7度条件下,堤防结构的存在放大了地表的加速度;堤防残余变形主要发生在堤身和堤脚周围一定深度范围,地下12 m及以下土体残余变形很小;堤顶中...     

白河主坝地震滑坡的震害分析及抗震加固

１９７６年地震时密云水库白河土坝保护层发生滑坡。文中阐述滑坡的范围和形态，对坝上取得的地震记录和地震过程中大坝的反应做了分析。 根据保护层砂砾料的组成、密度和细料的三轴动力试验成果指出这种料属于易液化料，在地震荷载作用下由于孔隙水压力的升高而使抗剪强度大幅度降低是这次滑坡的主要原因。考虑砂砾料液化的边坡稳定分析资料证实这一结论。 文中最后介绍了大坝的加固措施，并对地震区砂砾料筑坝问题提出了若干观点和建议。     

地震时饱和黄土边坡的失稳模式分析

考虑到地震荷载作用下饱和黄土的孔隙水压力增长模式及液化规律,建立了饱和黄土无限边坡的动力稳定性分析模型。分析结果表明,此类边坡的失稳可分为液化型失稳和滑动型失稳两种基本形式,并给出了二者的判别指标。     

强震触发石碑塬滑坡黄土动力特性

1920年海原地震触发了宁夏固原石碑塬大型黄土滑坡,黄土液化是滑坡产生的主要原因之一。通过对石碑源滑坡黄土动三轴试验研究,探讨了强震作用下石碑塬滑坡黄土的动力特性,并依据试验成果,从液化的地震强度条件、地层特性、水文地质条件等方面论述了石碑塬滑坡的形成机制。结果表明:相同围压下滑移区外饱和黄土的初始动弹性模量和达到相同动应变所需的动应力远远大于滑坡后壁和滑移区饱和带黄土,说明在同一地震动作用下滑移区外黄土较不易发生破坏。同时,对黄土的液化判定也表明滑移区外黄土不液化,滑坡后壁和滑移区饱和带黄土可能液化,并且液化的同时抗剪强度衰弱。石碑塬滑坡处于饱和状态的砂质黄土层在强烈的地震荷载作用下,孔隙水压力累积增长并伴随着残余变形的不断增大,最终饱和砂质黄土发生液化流滑;液化的同时,抗剪强度降低,结构遭到破坏。     

砂土液化对桩基工程的影响

通过室内模型试验，研究了砂土液化对桩基工程的影响，指出了砂土液化时，由于孔隙水压力的上升，土的结构重新调整，桩例摩阻力完全丧失，液化后，由于砂土的固结沉降引起桩侧负摩阻力与地面沉降之间成良好的线性关系，推导并给出了由于砂土液化引起桩的负摩阻力的计算方法。     

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.     

重塑饱和砂土的现场液化试验研究

利用自行研发的动力加载系统,通过重塑饱和砂土的现场液化试验,分析不同水平向震动强度下砂土液化响应规律,探讨孔压增长模式、地表加速度与孔压发展之间的关系、现场和室内液化试验中孔压增长模式的异同.主要认识如下:实际场地下,砂土相对密度越大,上覆压力越大,孔压比就越小,砂土的液化水平越低,反之亦然;实际场地下,饱和砂土液化时的孔压增长梯度缓慢.这一孔压增长模式与他人现场液化试验结果一致,而与动三轴试验结果有显著不同,与振动台试验结果有一定差别;正弦波动荷载输入下,孔压比在液化与地表运动的关联性研究中是一个重要且平稳的指标,孔压比0.5~0.6是液化削减地表运动的临界值.本文结果表明,现有孔压计算模型在实际液化场地的适用性和可靠性有待验证.