特大断面隧道断层段地震响应与断层构造关系

针对特大断面隧道断层破碎带地震响应强烈而导致衬砌结构更易遭受破坏的问题,本文采用FLAC 3D仿真计算软件,通过数值模拟,研究特大断面隧道地震与断层宽度、断层倾角的关系,分析衬砌地震响应规律,确定抗震薄弱位置及抗震设防范围。分析结果表明：断层处的衬砌横断面上的拱腰和拱脚处属于抗震薄弱位置,需要在这些位置处重点进行设防;断层上盘位置对地震响应更明显,应加强这些位置上隧道衬砌的抗减震措施;地震时,小倾角,大宽度的断层构造对特大断面隧道的影响大。在本文研究的断层构造范围内,特大断面隧道的抗震设防区域选取应为：断层及断层交界面前后各取25~30m的区域。这些结果可为地震区的特大断面隧道设计建设提供参考。     

埋地钢管在逆断层作用下失效模式研究

穿越逆断层的埋地管道在断层错动过程中呈现的失效样式复杂多样,根据逆断层错动管道受力特征分为压缩屈曲失效、Euler梁失稳失效两种失效模式,但对两种失效出现的工况认知不足.在管道抗震计算中通常借用管道在走滑断层错动时的反应分析方法来估算管道在逆断层中的变形状况,避免梁式失稳靠满足一定的埋深来保障.本研究利用ANSYS通用有限元程序建立了钢制埋地管道地震反应的有限元模型,以分析逆断层作用下管道的失效模式.该模型适合分析逆断层倾角≤80°的情况.计算结果显示:逆断层倾角≤45°,管道发生屈曲失效,管道失效部位在管道与断层破裂线相交处.倾角在50—70°之间,管道存在两种失效可能:当断层垂直位错量在0.7—1.0m之间时,管道出现失稳失效;当位错量大,错动速度快时,管道在与断层破裂线相交处发生屈曲失效.倾角在75—80°之间,管道屈曲失效和失稳失效可能相伴发生,屈曲失效部位出现在两处:(1)管道在与断层破裂线相交处失效;(2)失稳隆起处发生弯折.     

活动断层分段研究

地震发生在活动断层上,而断层活动不一定都发震,为进行地震危险性分析,确定未来可能发生地震的地段和强度。因此,把活动断层分成地震破裂段进行研究,分析断层活动在时间上、空间上的不均匀性,了解破裂段特征和分段标志,确定破坏性地震发震的构造条件是极为重要的。     

正断层下盘采动支承压力分布及对上盘的影响分析

采用UDEC数值模拟软件,对正断层下盘工作面推进过程中,断层上、下盘煤层支承压力、顶板垂直应力以及塑性区分布情况进行了研究。由于存在断层地质构造,破坏了岩层的连续性,导致初始应力场发生挠动,在断层局部区域产生附加的构造应力。研究结果表明:在正断层下盘附近形成了低应力区和高应力集中区带,支承压力明显影响范围距断层面约10~30m;断层上盘煤层上支承压力峰值在靠近断层面附近约35m处;当工作面推进至距断层面25m时,保留的煤柱仍然有足够的承受强度,在工作面支架回撤时能够保障回撤安全。     

断层破碎带影响下隧道的震害分析

断层破碎带对隧道震害影响巨大,利用FLAC3D数值计算方法,研究了不同空间方位断层破碎带影响下隧道的地震破坏规律。研究结果表明:含断层破碎带是隧道震害发生的主要影响因素;在相交断层破碎带处,与隧道横断面大角度相交的工况比小角度相交的工况不利,且破坏的部位发生在与断层破碎带相交的位置;在非相交断层破碎带处,倾角为30°的工况最不利,且隧道破坏发生在左边墙肩部和右边墙角部,位于地震波输入的水平和竖直扰动的剪切波和疏密波的合力方向。     

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。     

潮汐应力与云南及邻区的地震

提出了潮汐应力对发震断层的力学模式,描述了附加潮汐应力对发震断层的促滑作用方式,并将该模式应用于云南及邻区的地震,计算了173个地震震源处沿主压应力P轴和主张应力T轴方向的附加潮汐应力分量,分析了这睦量对发震断层的作用方式以及受潮汐应力促滑作用的发震断层类型,结果表明,所研究的云南及邻区发生的173个地震中,64％的地震发震断层受到潮汐应力的促滑作用,其中,受减压型促滑作用的发震断层数比例略大于受增压型促滑作用的发动层数比例;在受到潮汐应力促滑作用的111个发震断层中,走滑型发震断层占67％,倾滑斜滑型发震断层占33％,说明云南及邻区的走滑型地震较易受到潮汐应力的触发作用。     

汶川地震断层应力强度因子分析超奇异积分法

 地震作为复杂瞬态断裂破坏物理过程,其机制研究是一个多学科交叉问题;同震断层处应力/能量积累释放规律,为从断裂角度研究地震机制提供了一个切入点;应力强度因子（应力角度）和应变能强度因子（能量角度）是断裂力学/物理学的两个最基本的参数。本文应用非线性边界元和主部分析法,将汶川地震断层破坏过程转化为解以断层位移间断为未知函数超奇异积分方程组问题,定义了断层处应力强度因子;利用有限部积分概念及体积力法,为方程组建立了数值解法,编制了Fortran程序,得到断层处应力强度因子数值结果;通过研究应力强度因子随断层位置变化规律,分析了汶川地震断层破坏过程;结合应变能强度因子理论,通过对宏微观电磁破坏过程进一步深入模拟研究可得到电磁辐射破坏变化规律,为地震短临预测提供理论支持和帮助。     

断层破碎带相对位置影响下隧道的地震响应分析

依据地震波衰减效应确定模型的动力加载方式,将计算得到的地震波输入到能够考虑隧道与断层不同相对位置的典型数值模型中,研究断层破碎带影响下隧道结构的地震动力响应规律。研究结果表明:隧道与断层破碎带的相对位置关系对震害程度影响显著;隧道位于断层上盘时,地震动力响应比相交或位于下盘的情况剧烈;地震破坏主要发生在边墙肩部和角部位置,且断层破碎带与地震作用方向的夹角较小时,隧道结构的动力损伤较严重。     

古水水电站争岗堆积体滑坡复活条件分析

针对古水水电站争岗堆积体目前处于稳定状态,在降雨、地震等不利条件下可能发生滑坡以至于威胁下游洞室群出口安全的问题,在地质勘查的基础上,选取典型剖面进行地质特性分析,并建立合理的颗粒离散元模型,进行不同工况量变条件下的滑坡复活数值模拟。结果表明:滑面倾角急剧增大和断层发育处容易产生裂隙,且影响着滑坡启滑位置;滑面平均作用3 m水头时堆积体出现蠕滑,5 m水头时三期滑坡复活;当地震强度达到0.3g时,一级平台堆积体开始滑动,形成三期滑坡。