基于神经网络模型的砾性土液化预测

在2008汶川地震中出现了大量砾性土的液化现象。为研究砾性土的地震液化特征,以汶川地震中获取的砾性土液化实测数据作为样本,选用地震烈度、地震峰值加速度、砂砾层深度、地下水位、有效上覆应力、剪切波速共6个诱发因素作为砾性土液化的评价指标,通过大量数据训练和参数分析建立了基于多层感知(MLP)和径向基函数(RBF)两种神经网络的砾性土液化预测模型,进而分析了各因素对准确预测砾性土液化的重要性。结果表明,两种模型对砾性土的液化都有较好的预测能力,当隐藏节点数大于10时,RBF网络的预测最大准确率可以达到100%,稍好于MLP网络;在6个评价指标中剪切波速对预测砾性土液化准确性最为重要。     

南水北调中线工程砂土地震液化和变形破坏动力数值分析——以漳河河漫滩段为例

砂土液化问题一直是土动力学与岩土地震工程研究领域的重要课题之一.基于南水北调中线一期工程总干渠漳河河漫滩段工程,通过现场和室内试验获取岩土体的动力学参数,利用岩土数值分析FLAC3D软件,砂土本构模型选为Finn模型,输入近场地邯郸台记录的实际地震波,对渠基砂土地震液化和渠道变形破坏特征进行了动力数值分析.结果表明,在地震作用下,超静孔隙水压力最大值位于渠堤底部砂土层中,但渠堤底部砂土层由于初始应力较大,其孔压比不高,不会发生液化;在渠道底部以及渠堤外侧坡面平台至坡脚局部区域土体虽然超孔隙水压力较小,但有效应力小,超孔压比反而大,砂土层发生了液化;在地震作用下变形主要发生在渠堤和浅层地基土里,具有对称性;渠堤边坡的变形破坏主要表现为在渠堤顶面发生震陷和拉裂破坏,在坡脚处发生水平侧向流动和挤压隆起变形.计算过程中,在渠堤及地基的不同位置设置监测点,得到了地震作用过程中不同位置处超孔隙水压力、有效应力和位移的动态变化规律.通过剪应变增量判断,在地震力作用下渠堤及地基中形成了贯通的剪切滑动面,易发生整体滑动破坏.研究成果对南水北调砂土液化特性的认识和防治有一定的意义.     

低围压水平下砂的排水行为

采用干样沉降法制备样品,选用静三轴仪对松砂和密砂样在10kPa于100kPa的低围压下的排水行为进行了实验研究,并对实验结果作了橡皮膜校正,在围压为10kPa的密砂实验中,轴向应力的校正值可达12％,实验研究表明低围压下松砂的剪胀性非常明显,且存在剪应力极值,围压越低,松砂和密砂的剪应力极值越小,达到最大剪应力所对应的剪应变越小,同时还表明低围压范围内相对密度不同的,砂的应力应变特性不同,此外,低围压下砂的内摩擦角高于高围压下的值,从而在工程上应重视低围压水平下砂土工程参的合理选取。     

低灰量水泥土动力特性试验研究

低掺量水泥改良土在路基填料中的应用日益广泛,通过低掺量水泥改良后的粘性土的动三轴试验分析研究,研究了水泥土动强度、变形特性和振动液化性能及其影响因素,通过试验应力-应变分析,得出了Hardin-Drnevich动力本构模型实验参数.实验研究还表明应力水平对动应力应变具有显著影响;水泥改良土低掺量配比设计中,试验研究结果表明在3.0%～5.0%之间存在一个合理低掺量;水泥改善了土体的抗振动液化性能,围压σ3c=200 kPa时,3.0%和5.0%掺量的水泥土动态孔隙水压力发生的临界应变值分别为3.3×10-2和5.4×10-2.图11,表7,参22.     

软土地基堤防工程地震风险评价研究

基于软土地基上堤防工程地震破坏的严重性以及土性参数变异性大的特性,将风险分析理论引入堤防工程当中,建立堤防工程地震风险评价方法.针对液化和滑坡两种主要破坏形式结合可靠度理论确定了相应的破坏概率计算模型,并在地震危险性和地震易损性概率分析的基础上,确定了堤防地震经济损失的估算方法,拟定了堤防地震风险评价标准.将该方法应用...     

滩涂匡围区地基土体地震液化分析

运用FLAC3D软件,通过应力场和渗流场的耦合分析,模拟了条子泥滩涂围区南排水闸地基土在动力作用下的孔压积累直至土体液化的全过程.研究进一步证实了在地震作用下,土体孔隙水压力上升,有效应力下降,导致土体的液化的基本规律.结果表明:根据该地区的地震烈度,在地震作用下深层土体并不会发生液化,采取适量必要的加固措施即可.研究方法和成果可以为类似工程提供技术支持.     

软硬地层下双顶管掘进参数对管片及地层的影响性研究

软硬地层中双顶管掘进参数不当所导致的周围土体变形、姿态偏离、刀盘磨损等问题在实际工程中屡有发生。以南宁平花河顶管为工程背景,通过数值模拟研究软硬地层中不同掘进参数组合对周围地表沉降及管片应力的影响。得到结论如下：开挖面掘进压力对地表变形的影响呈现出非线性特征,地表沉降及其减小的速率随着掘进压力增大而减小;注浆压力与横向地表沉降之间呈现出线性递减的趋势,影响区域约为双隧道中心2倍隧道直径范围内;管片最大Mise应力与盾尾注浆压力、千斤顶推力均呈现线性递增的关系,当注浆压力、管片千斤顶推力分别增加10 kPa,每环管片的最大Mises应力相应分别增加64 kPa、17 kPa;开挖面掘进压力增大时,管片应力呈向着非线性递增的趋势,管片应力变化也相应减小,掘进压力从0kPa变化至20 kPa时的管片应力变化率为40~60 kPa的1/4~1/3     

AFSs-RBF神经网络模型在轻亚黏土地震液化判别中应用研究

以自适应模糊系统AFSs为基础,运用径向基高斯函数RBF所建立的AFSs-RBF神经网络模型能够同时容纳模糊系统的推理功能和自适应性,动态调节隐节点数即模糊规则教,具有广泛的适用性.将这种模型应用于轻亚黏土地震液化评价中,选择震中距、上覆有效应力、黏粒含量、标贯击数、地下水位、循环应力比等6个与地震和场地条件有关的影响因子作为网络输入参数,对于轻亚黏土场地的液化势判别具体地建立了模糊神经网络模型AFSs-RBF.以唐山7.8级地震中天津某地区的轻亚黏土液化数据为训练样本,经验证和应用表明,这种AFSs-RBF网络具备更高的自适应性和非线性映射能力.     

掺入轮胎橡胶颗粒对砂土剪切性状的影响

为有效提高砂土填料的抗剪强度并降低其重度,利用废弃轮胎橡胶颗粒的良好表面摩擦性与低重度特性,将其掺入到砂土填料,形成加筋机制,通过直剪和三轴压缩试验,研究多种掺入比与不同围压条件下砂土剪切性状,对应力-应变特征进行模拟,并提出模型参数.根据实验结果,峰值剪切强度随橡胶颗粒掺入量增加而减小,峰值偏应力或峰值应力比在300～400 kPa围压下随橡胶掺入量增加而减小,在100～200 kPa围压下,基本不变,砂土泊松比受橡胶颗粒掺入量影响,并随主应力发生"弯转".围压小于200 kPa,掺入10%～20%的轮胎橡胶颗粒可提高砂土的抗剪强度,并降低材料重度,砂胶混合材料应力-应变关系可用Duncan-Chang模型模拟.     

固结试验及其相关问题的讨论

固结系数是岩土工程中较常采用的计算参数之一,大量的实际工程计算与监测结果表明,试验得到的固结系数偏小．为了探讨固结试验过程的内在特征,将常规固结试验仪器进行了改进,使其能够进行土样底部的孔压测定．经过100kPa,200kPa,400kPa3个不同固结压力下的固结试验,分析了试样底部的孔压上升规律与太沙基固结理论差异的原因;通过减小土样与仪器侧壁摩擦的对比试验,使上述差异得到一定的改善;又通过全自动应力路径三轴试验,分析了其他因素对固结试验的影响．     

Ms7.0芦山地震的发生与水库有关吗？

 2013年4月20日芦山地震发生后,围绕芦山地震的发生是否与三峡水库、紫坪铺及瀑布沟等水库蓄水有关的争论较多。但定性的讨论难以给出一个确切的定论。本文拟从定量计算分析讨论三峡、紫坪铺和瀑布沟水库蓄水对芦山地震震源处弹性应力场和孔隙压力场的影响。计算结果初步表明,三峡、紫坪铺及瀑布沟水库蓄水引起芦山地震震源处的弹性应力变化仅为几十Pa;在低渗透系数(扩散系数小于1m²/s)时,3个水库蓄水造成的孔隙压力变化接近于0,对M_s^7.0芦山地震的发生几乎没有影响;当取高渗透扩散系数(10m²/s)时,只有瀑布沟水库蓄水引起震源处孔隙压力增加3.2kPa,库仑应力变化1.9kPa,然而连续延伸100km高渗透率断层基本不可能存在;在选取扩散系数1m²/s时,3个水库若均蓄水100a对M_s^7.0芦山地震震源处孔隙压力也仅仅达到kPa量级。研究结果表明,此次M_s^7.0芦山地震的发生与三峡、紫坪铺、瀑布沟等水库蓄水无关。     

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.     

砂土地震液化判别方法的综合应用

在当前国家重视基本建设、加快农村城镇化的背景下,砂土地震液化判别在岩土工程勘察中的重要性在不断提升,意义显而易见。文中在分析国内现行标准中规定的饱和砂土液化判别方法局限性的基础上,结合工程实例,提出了多种砂土液化判别方法综合运用、综合评价的方法,并验证其适用性,具有一定的实用价值。     

变参数对深冷烟气脱硫效果的影响

为了减少烟气中SO2的排放,提出了对烟气中的SO2进行深冷液化分离的脱硫方法。基于Aspen plus建立了一种深冷脱硫流程,选用SRK(Soave Redich-Kwong)物性方法对流程进行稳态模拟,研究了深冷温度、深冷压力和SO2浓度对深冷液化分离效果的影响规律。搭建了深冷脱硫试验台,进行了试验验证。研究发现,对于SO2质量浓度为1 000 mg/m3的烟气,深冷压力为500 kPa时,深冷温度从-15℃降至-45℃过程中,SO2脱除效率从40.2%增加到73.2%;深冷温度在-45℃时,从500 kPa增加到4 000 kPa过程中,脱除效率从73.2%提高到92.9%;提高SO2浓度有利于提高脱除效率。综合结果表明,深冷液化分离系统具有较好的液化和分离效果。若SO2脱除效率在80%以上时,其工艺参数范围为:深冷温度低于-35℃,深冷压力高于2 000 kPa。     

岩土工程可视化及砂土液化评价可视化的探讨

阐述了可视化技术和理论的研究现状,探讨了可视化技术在岩土工程应用研究进展,并分析和展望了可视化技术在地震砂土液化评价中的应用前景,初步探讨了地震砂土液化可视化评价系统设计准则和系统结构,这项研究对地震砂土液化的空间分析、地震液化灾害智能评价和预防具有重要实际意义。     

研究液化的三维动力非线性有限元法

提出结点等价体积和三维结点等价流量的概念，综合研究了孔隙水压力在地震过程中发展和消散，考虑了正应力、剪应力及循环次数因素对其的影响，推导出液化问题的三维动力非线性有限元理论公式，实例分析说明理论推导正确，支算简捷，对工程有实用价值。     

核电防波堤地基的有效应力法液化及变形分析

针对田湾核电防波堤工程,利用FLAC3D有限差分程序对其进行液化及变形分析.通过施加两种不同的地震加速度峰值进行动力计算分析,得出防波堤地基在不同部位的超孔压比值以及有效应力值的大小,据此判断砂土地基的液化特点以及液化区域.计算结果表明:砂土层较厚的区域超孔压比值接近于1,有效应力趋近于0,液化现象严重.最后基于液化的结果,提取动力计算结束后的变形云图,总结防波堤的震后残余变形规律.     

砂土液化后液-固相变机理的单元试验与模拟

液化后砂土流动是一个涉及液相向固相转化的过程。针对目前常规三轴加载模式在进行松砂液化后性质研究中存在局限性的现状，提出应力与应变控制相结合的加载方法，获取初始液化状态，开展液化后松散土体流态化性质研究。基于试验结果，引入液-固相变参数，耦合流体本构与固体本构关系，建立可统一描述液化后土体应力应变关系的经验模型，实现不同密实度条件下砂土液化后液-固相变转化全过程力学行为的模拟。     

四川芦山Ms 7.0级地震导致周边断层的应力变化

 2013年4月20日,四川雅安市芦山县发生M_s 7.0级强烈地震,造成重大的人员伤亡和经济损失。地震造成的区域库仑应力变化、对周围断层的影响及后续地震带发展趋势是应该关注的问题。利用USGS震源机制解,根据地震静态触发原理,基于弹性位错理论和分层地壳模型,计算得出芦山地震引起同震库仑应力变化从断层的1.0MPa量级减小到200km外的0.1kPa,研究认为在地震之后大部分区域的应力得到释放,鲜水河断裂道孚—康定段和玉龙希断裂南段危险性增加。     

轻亚粘土地震液化等级的多指标可拓综合评判

为更好地解决轻亚粘土地震液化等级评判中评价指标间的不相容问题,基于可拓学理论建立轻亚粘土地震液化等级的多指标综合评判方法:依据现场调查的历史数据和经验总结,划分轻亚粘土的地震液化等级,并建立含有影响轻亚粘土地震液化等级的各评价指标的经典域和节域矩阵,将待评轻亚粘土土样具体量值构成的待评物元代入可拓集合中进行多指标综合评判,通过计算和比较待评轻亚粘土土样与各地震液化评判等级的关联度大小来确定其评判等级。工程应用结果表明,基于物元理论和可拓集合理论进行轻亚粘土地震液化等级的综合评判,既可以从定性和定量角度评判液化等级,也能够较为客观地反映各评价指标对评判结果的贡献权值。