堆积斜坡地震响应机理分析——以四川茂县国际饭店滑坡为例

地震作用下堆积斜坡的动力响应是十分复杂的过程。为了研究地震条件下堆积斜坡的响应机理,以茂县国际饭店滑坡为例,通过现场调查堆积斜坡发育特征,借助二维颗粒流程序PFC~(2D)研究了地震动力作用下堆积斜坡位移响应特征和速度响应特征,以此对其失稳机理进行研究。结果表明:堆积斜坡动力响应具有一定的滞后性,且在失稳初期具有启动加速效应;在水平方向和竖直方向上速度响应均有放大效应,且水平放大效应较竖直放大效应更加显著。茂县国际饭店堆积斜坡地震响应机理为:地震峰值加速度增加—后缘先产生裂缝并迅速拉裂—裂隙加速发育并形成沿堆积层和基岩交界面贯通的滑面加速下滑—受颗粒间碰撞耗能作用及刮铲耗能影响最终停止运动。深切河谷地区堆积斜坡地震响应机理为:后缘拉裂—滑面贯通—加速下滑—解体、局部抛射—颗粒碰撞、刮铲—堆积。研究成果可为深切河谷地区类似堆积斜坡失稳机理分析提供参考。     

利用有限元分析软件进行烟囱地震反应分析

为研究烟囱在地震作用下的动力特性和地震反应,应用有限元分析软件,对天津某钢厂150 m钢筋混凝土烟囱进行模拟分析。分析结果表明,在罕遇地震作用下,烟囱顶部位移的时程反应比多遇地震增加显著,其烟囱顶部加速度有明显动力放大效应;结构的变形到达峰值的时刻随着阻尼比的增大,烟囱顶点位移达到峰值的时间有提前的趋势;在双向地震波同时输入时,Y方向的位移分量、速度分量和加速度分量增加显著,而X方向基本没有变化。烟囱阻尼比和二维地震波参数变化对烟囱地震反应的影响较为明显。     

输电线路斜坡场地地震效应的数值模拟研究

以西南地区典型输电线塔位为例,考虑场地地基条件、桩基础、杆塔特征,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值分析 软件进行动力分析,探讨场地遭遇实际地震作用时的场地地震效应。研究表明:坡面与地震波入射方向 一致、斜坡坡度40°的薄覆盖层下伏软岩场地,峰值加速度放大系数顺坡面向上具有波动放大的效应,坡 面位移从坡脚至坡顶近似呈线性增大。塔位处斜坡微地貌的变化使得峰值加速度放大系数达到1．8左 右,地震效应局部放大较原始输入地震烈度增加1度。在此基础上,初步探讨影响斜坡场地地震效应的 因素,得出覆盖层厚度、基岩强度对其影响较为明显。     

地震荷载作用下路堤式加筋土挡墙结构力学特性数值分析

基于有限元数值模拟, 分析了路堤式加筋土挡墙在自重荷载作用下的水平位移、竖向沉降以及基底垂直应力的分布规律, 研究了地震荷载作用时, 不同激励加速度条件下路堤式加筋土挡墙加速度的放大效应以及对其水平位移的影响。计算结果表明:在结构自重荷载作用下, 挡墙基底垂直应力呈曲线分布;路堤中心竖直沉降最大, 路堤水平位移沿高度呈现凸肚状;地震荷载激励加速度峰值越大, 加速度放大效应越明显, 水平位移随激励加速度增大, 其变化幅值增大;不同路堤, 存在最优R_inter值。     

地震动力作用对土质边坡稳定性的数值模拟分析研究

岩土边坡地震滑坡在我国黄土地区时长发生,造成严重的地震滑坡、震陷等地质灾害。文章结合实际工程边坡建立模型,计算土质边坡在地震作用下的动力响应规律及稳定性,分析地震结束后边坡的水平和竖向位移、边坡上关键点的位移、速度、加速度时程变化,得出边坡的稳定性和承载能力结论。所得成果对于指导实际土质边坡设计施工具有一定指导意义。     

白鹤滩水电站升船机塔柱结构抗震性能分析

采用ABAQUS有限元软件建立了白鹤滩水电站升船机塔柱结构有限元模型,研究塔柱结构在地震荷载作用下的位移、加速度和应力响应。计算结果表明：在单独水平地震作用以及水平、竖向地震共同作用下,塔柱顶部的水平位移最大值分别为30.59 cm和31.84 cm,均小于水平位移限值,满足规范要求。为研究塔柱结构的P-Δ效应影响,对水平和竖向地震作用下的塔柱结构进行考虑非线性的动力时程分析。结果表明：考虑P-Δ效应后,结构的动力响应总体呈现放大效果,位移最大值、加速度最大值和应力最大值增幅在10%左右,说明P-Δ效应会在一定程度上削弱结构的抗震性能,因此在此类高耸结构的抗震性能研究中,P-Δ效应的影响不可忽略。     

西藏某水电站高边坡地震永久位移分析

西藏某水电站位于喜马拉雅地震带和藏中地震带交汇处,岸坡陡峭,坝址区某高边坡对枢纽工程的安全影响最大。为尽快消除该边坡的安全隐患,本文基于Slide软件选用了3条不同类型的地震波,采用Newmark滑块分析方法计算了该边坡在不同地震峰值加速度作用下的动力反应和永久位移,并采用拟静力法对该边坡在设计地震动作用下的稳定性进行了验算。计算结果表明,在设计地震动作用下该边坡是稳定的,随着地震波幅值的增加该边坡产生的总滑移量也在不断的增加;对于不同类型的地震波,虽然输入的地震峰值加速度相同,但地震动参数的差异会影响边坡产生的永久位移。研究结果可为工程单位进行类似边坡工程稳定性分析提供参考依据。     

隧道地震响应影响因素分析

应用有限差分软件FLAC3D分析了隧道断面形状、围岩类别、入射波方向及地震加速度水平四类因素对隧道地震响应的影响。综合考虑围岩位移、塑性区范围、应力场分布、剪应变增量等指标,得出圆形及改进直墙拱形等光滑过渡的断面形式对隧道抗震稳定性较为有利;随着围岩强度的降低及破碎程度的增加,隧道在地震响应作用下将越来越不稳定;横向地震波主要影响隧道在地震荷载下最不利的受力位置,竖直向地震波则引起围岩中应力的增大等。     

近断层脉冲型地震动作用下面板堆石坝的动力响应

越来越多的高土石坝正在西部地区建设或规划中,其中许多位于发震断裂带附近,遭遇近场强震的概率随着大坝数量的增加而增加,近断层脉冲型地震动作用下大坝地震响应特性亟待研究。本文选取10组台湾集集地震实测加速度时程,结合200 m级的面板堆石坝开展动力有限元分析,研究脉冲和非脉冲地震动作用对面板堆石坝的加速度、水平位移以及面板顺坡向应力的影响。结果表明,与非脉冲型地震动相比,脉冲型地震动对大坝堆石体的水平位移和面板顺坡向应力的影响较大,影响程度随着PGV/PGA(地面峰值速度/地面峰值加速度)的增大而增大。因此,在高地震区修建高土石坝时应对脉冲型地震进行专门研究,综合评价大坝的地震安全性和极限抗震能力。     

地震荷载作用下尾矿坝结构的动力特性分析

基于结构动力学分析理论,对满库工况下某尾矿坝在地震荷载作用下动力特性进行计算分析。首先建立了三维有限元模型,然后采用有限单元法获得了前3阶振型自振频率、结构位移和应力、X向和Z向速度与加速度时程等动力响应。分析表明,在加载过程中,尾矿库区的形变状态、速度、加速度水平均处于较高状态,需要采取相应措施,防止动载破坏发生。     

分级加载下加筋边坡离心模型试验数值模拟

针对西南地区某机场加筋边坡的离心模型试验,建立与离心试验尺寸一致的有限元数值模型,并采用考虑时间因素的Cvisc蠕变模型与M-C模型,模拟分级加载过程中离心模型的位移、土压力、筋材拉力随时间的发展和分布情况,并与离心模型试验结果进行比较.采用Cvisc模型研究了不同筋材长度,以及不同部位的筋材加密和筋材模量增加对加筋边...     

基于动力强度折减法的地震边坡稳定性分析

目前关于动力作用下边坡稳定性的分析方法仍存在一些不足之处,如动力问题按静力处理、未充分考虑加载地震波的动力效应、仅考虑剪切破坏、未考虑边坡滑动面形成的渐进破坏过程等。鉴于此,本文同时考虑坡体拉剪强度参数的折减及边坡渐进破坏的过程,结合动力有限元强度折减法原理及边坡动力失稳判据,从监测点位移及加速度突变、计算数值收敛性及拉剪破坏面贯通情况3个方面,确定边坡的动力稳定安全系数及拉剪破坏面。结果表明:动力有限元强度折减法能够定量有效地进行地震作用下岩质边坡稳定性评价,并充分反映了边坡渐进破坏过程,其结果可为地震作用下岩质边坡的抗震设计及动力稳定性分析提供参考。     

边坡地震响应的动力有限元分析

边坡的地震响应是一个复杂的命题,也是近年来的的热点,尤其是“ 5.12 ”地震以后。目前,动力有限元是解决边坡地震响应问题行之有效的方法之一 , 它以地震时程加速度作为反映地震荷载的主要因素,能够定量地反映出地震时程加速对边坡不同的应力场、位移场、运动速度的影响。以某水电站坝前一个受“ 5.12 ”地震所诱发复活的巨型滑坡为例,运用动力有限元软件,对该滑坡进行了地震荷载作用下的响应分析,计算得出了地震作用下该滑坡产生的水平垂直动位移、加速度、最大剪应力场。最后,图示说明了滑坡在地震作用下的往复振动对其稳定性的影响,得到了该滑坡的安全系数时程曲线,各项计算结果量值与地震后滑坡实际量值一致,这表明“ 5.12 ”地震是导致该古滑坡复活的直接原因。     

基于QUAKE/W的顺层岩质边坡动力响应特征及稳定性分析

选取哈大线DK50+ 900-DK51+ 500处的岩质边坡为分析对象,结合工程地质资料,运用QUAKE/W和SLOPE/W模块耦合建立数值模型,计算其在动力作用下特定监测点的位移与加速度并分析其响应特性.在上述分析的基础上进一步耦合计算岩质边坡在地震作用下安全系数随时间变化的规律,并得到其整个过程的稳定性,将结果同拟静力法进行比较.结果表明地震作用下边坡位移和加速度最大值均出现在边坡中上部,稳定性总体显著降低,局部时段存在安全系数增高现象,与实际相符合.     

基于规范反应谱的码头岸坡地震永久变形计算

由于岸坡地震永久变形是造成码头结构破坏的重要原因之一,因而验算码头岸坡永久变形是码头抗震设计的重要内容。Newmark刚性滑块位移法由于其便捷性在永久变形计算中得到广泛应用,目前已提出的基于天然强震记录的Newmark滑块位移经验计算式,不针对具体场地,主要用于区域性地震滑坡危险性分析。以《水运工程抗震设计规范》中的设计反应谱作为目标谱,生成了不同峰值加速度、适合于不同类型场地的人工加速度地震波;采用Newmark滑块位移分析方法,通过对加速度时程中超过屈服加速度的部分进行二次积分,得到了不同类型场地、不同峰值地震加速度下对应于不同屈服加速度时的滑块位移,对位移计算结果进行回归得到码头岸坡永久变形的简化计算式。另外,通过参考国外的相关规范和标准,提出了设防烈度下码头岸坡变形的限值建议值,为我国的码头抗震设计提供参考。     

地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响

以某水库堤坝为研究对象,研究了地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响。先分析地震荷载引起的渗流场时程变化,再与应力场进行耦合,分析坝坡稳定性。渗流场和震动场分析采用有限元法,坡体稳定性分析采用极限平衡法。结果表明:地震作用会激发超孔隙水压力的增长,是否考虑地震荷载和孔压变化的耦合效应会使得稳定性分析结果有较大差异。不考虑该耦合作用时,边坡易发生浅层滑动,滑动面较平坦,易高估堤坝的抗震稳定性;考虑该耦合作用时,滑面位置明显深入,易发生深层滑动。孔压的累积效应可能是两相介质边坡动力失稳的关键因素。因此,地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性分析具有至关重要的作用。     

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现"W"型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。     

土石坝抗震稳定的极限能力与评价标准研究

目前土石坝极限抗震能力的评判指标尚不统一,评价标准仍不明确,且缺乏合理的依据。本文基于地震反应分析,从坝坡抗震稳定性和地震滑移变形对土石坝的极限抗震能力进行了研究,提出以地震滑移变形发生突变作为土石坝抗震稳定极限能力的判定标准。以某沥青混凝土心墙堆石坝为例进行了计算分析,当地震峰值加速度为0.55g时,上、下游坝坡F_s1.0的累积时间分别为2.5 s和2.8 s,地震滑移变形分别为0.46 m和0.55 m,并产生了明显的突变。由此,可判定大坝的极限抗震能力为0.55 g。结果表明,土石坝的抗震薄弱部位位于坝顶1/5坝高范围内,符合实际震害的一般规律,建议该区域应采取合理的抗震措施。     

基于应变评价边坡-地基失稳的过程控制

传统的边坡监测手段主要是监测局部区域的水平位移, 然而应力和应变指标可更直观体现边坡的实时状态。根据光纤传感分布式监测技术的原理, 建立了边坡-地基数值模型, 采用水平应变的评价指标, 对其变形失稳过程开展了研究。结果表明:在加载过程中, 相对于水平位移指标, 边坡内部的水平应变指标可以更好地体现边坡的变形失稳过程并能够预测实际破坏的滑动面。坡体内部设置的6条水平测线中最大水平应变与稳定性系数呈较好的对数关系, 通过比较, 建议主要对坡中区域进行布线监控。此外, 引入水平应变加速度指标, 得到了与边坡稳定性系数的关系, 并可预测边坡-地基的稳定性劣化趋势, 进而实现过程控制。