垃圾填埋场边坡动力响应时程分析

随着城市化建设和新农村建设进程的提速,对环境的要求也更高。目前,设置垃圾填埋场仍是处置城市生活垃圾的一种行之有效且最常用的方法。填埋场边坡与其它自然边坡和人工边坡一样,也存在边坡稳定问题,针对锡塘垃圾填埋场边坡工程实际,基于时程分析法对填埋场边坡的动力响应进行了分析,采用等效线性化方法考虑垃圾填埋体的非线性动力响应特性。为充分反映地震动特性对填埋场动力响应的影响,地震动输入采用三条实测波和一条人工地震波。分析结果表明,不同地震波对填埋场地震响应有显著差异,在对实际填埋场抗震设计时,至少应选择两条实测波加一条人工合成地震波作为输入地震波,这样才能较好反映填埋场动力响应特性。更多还原     

近断层地震动对边坡稳定性的影响

为研究近断层地震动特性及其入射方向对边坡地震响应的影响,首先,考虑边坡对地震波的散射规律,提出了一种能够考虑地震波任意角度入射的地震动输入方法,该方法能够准确考虑模型边界两侧的动力相互作用且简单易操作。其次,运用提出的地震动输入方法,通过有限元参数分析研究了地震波入射角对边坡地震响应的影响规律。结果表明:当同时考虑Ｐ波及ＳＶ波入射时,由于两种波形的叠加作用,边坡的放大效应较一种波形单独作用时更加显著,且坡面上加速度分布更不均匀。地震波的入射角能够显著影响边坡的地震响应,随着地震波入射方向与坡面间夹角的增加,边坡对地震动的放大效应越明显,坡面上加速度分布越不均匀。     

不同地质条件下边坡动力特征的DDA方法分析

为了对边坡动力响应特征进行分析,基于非连续变形分析(DDA)方法,改进了部分程序,并利用改进的DDA建立了边坡分析模型。该模型绘制了坡体中加速度放大系数等值线图,首先验证了模型黏滞边界的远近对边坡动力响应特征影响极小;其次,分析了不同坡角、坡高、岩性及输入一定地震波周期条件下的边坡加速度放大系数等值线随高程及水平深度的变化特征。分析表明:坡角、坡高小于一定值时,加速度放大系数随高程及水平深度增加呈递增趋势,同一边坡岩性较硬或输入波周期较长时,加速度放大系数较大;而当边坡中存在节理及软弱夹层等不利地质体时,地震波传播会受到反射和透射作用的影响,从而影响边坡的动力特征。经DDA模拟计算揭示:当岩体弹性模量较大时,节理对地震波传播的透射作用较强,且当节理间距与输入波长的比值小于临界值时,其比值越大,节理对波的透射作用越强;岩体分界面下部岩性较上部岩性硬时,随着2种岩体弹性模量差值增大,透射波峰值加速度衰减越明显,而反之分界面以下岩体较上部软时,随2种岩体弹性模量差值增大,透射波峰值加速度放大越明显;当软弱夹层厚度以及其与周围岩体波阻抗的比值较大时,地震波经过软弱夹层时的透射作用较小。     

夯击荷载对黄土边坡动力性能的影响分析

通过工程实例,应用有限元软件ＧＴＳ,对路基夯击荷载激励下某高速公路黄土边坡的动力响应 规律进行了模拟研究。结果表明:水平和竖向加速度、速度、位移均随夯击荷载作用产生并迅速衰减, 水平动力响应和竖向动力响应基本同步;边坡对水平动力反应有放大效应,且放大效应随坡高的增加 而增加;坡体中、上部坡表部位对夯击振动的反应幅值较之内部存在放大现象。动力反应幅值随埋深 的增大而衰减,且水平方向动力反应幅值较竖直方向衰减快,衰减速率随坡高的增加而减小。     

多维度地震波作用下渡槽结构动力响应研究

通过研究渡槽结构在单向地震作用下的动力响应,利用附加质量法和流固耦合法研究渡槽结构在EL-Centro地震波不同分量下的动力响应。研究结果表明:不同地震波作用方向下,结构的动力响应不同。其中,顺槽向和横槽向地震响应较为显著,竖向最弱。对于各个方向上,水位对于结构动力响应的影响均较大,且不同的方法计算结果有所不同;研究方法同单向地震波作用。在二维地震波作用下,结构的动力响应明显强于一维地震波单独作用下的动力响应。     

大渡河摩岗岭地区不同坡体地震动响应研究

大渡河河谷摩岗岭地区为地震高发区,采用FLAC~(3D)软件对该地区三维地质模型进行模拟计算,结合3个监测点的实测数据,研究了该地区不同坡体地震动的响应。结果表明:以海拔最低的3号监测点为参考,河流右岸1号监测点水平SN向地表峰值加速度(PGA)的放大系数达到最大值4.43,数值模拟值为3.50;河流左岸5号监测点地震波的放大系数较右岸明显偏低,实测PGA放大系数2.94,数值模拟结果为1.54。同时数值模拟得出河流右岸坡体随着高程的增加PGA不断增大,在山脊顶部达到最大;而在河流左岸,PGA遵循先增大后减小的规律。研究表明,该地区不同坡体形态对地震动响应也不同,大渡河右岸单薄山脊对地震波放大效应明显高于左岸浑厚山体。     

地震作用下多级平台路堑边坡的动力响应研究

以小江断裂带为背景,以岩体动力学参数研究为基础,利用FLAC3D软件建立单一均质岩质三维边坡概化模型,从加速度、位移、塑性区等方面研究地震作用下多级平台不同宽度对边坡的动力响应影响。结果表明,地震作用下单一均质岩质边坡的破坏模式是沿某一潜在贯通破裂面失稳;边坡平台临空面对地震波具有放大效应,但随着平台宽度增加地震波放大效应会被削弱;平台设置可减小坡脚剪应力集中,塑性区由坡体内部趋于坡体表面发展,有效提高边坡的整体抗震稳定性,但坡脚处仍易发生剪切破坏,应加强支护。     

不同进洞高程隧道洞口段大型振动台模型试验研究

随着我国“一带一路”战略对中西部铁路建设投资力度的进一步加大,黄土地震区隧道安全问题日渐突出。如目前已建成的宝兰客运专线、兰渝铁路,正在修建的成兰铁路、银西铁路等都穿越黄土地震带。长期以来,进洞高程作为影响黄土隧道洞口段边坡隧道系统动力响应的重要参数,很少得到关注。因此,将进洞高程作为一个关键参数,借助振动台模型试验与数值模拟分析,定性研究了坡-隧系统动力响应的特点,设计了相似比为1∶70的隧道洞口段边坡隧道系统大型振动台模型试验。坡脚进洞和1/2倍坡高进洞模型试验震害观测结果表明:坡-隧系统坡高、坡角、入射地震波、岩土体材料、填筑方式、衬砌结构相同,进洞高程不同,洞口段破坏形态不同,破坏程度各异。进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,坡脚进洞的加速度响应远远小于1/2倍坡高处进洞衬砌结构的加速度响应。     

基于黏弹性人工边界条件的岩质边坡动力反应分析

基于数值分析方法,以二维岩质边坡为例,通过布置在边界处的弹簧和阻尼器构成黏弹性人工边界条件,探讨边坡尺寸、形状以及地震波的类型对放大效应的影响。结果表明地震波频率和坡角是地震响应的决定性因素,坡高对于边坡特征点（坡脚、坡顶）的变化敏感性较低。结论如下:对于同一地震波频率,不同坡高对于地震放大效应的影响较小,差别仅在于边坡越高,坡脚距离坡顶的距离越长,这部分的动力响应越明显;对于同一边坡角度,随着入射地震波的频率越高,坡面的放大系数逐渐增加;对于同一边坡高度,随着边坡的角度变陡,坡面的放大系数逐渐增加。综上所述,在岩质边坡抗震设计时应考虑放大效应的影响。     

不同覆盖层厚度对土石坝动力响应的影响

为研究深厚基础覆盖层上土石坝的动力稳定性问题,利用有限元弹塑性动力分析方法进行覆盖层土石坝动力响应分析,通过输入一条实测地震波,研究不同覆盖层厚度对土石坝坝体动力响应的影响规律。结果表明,不同覆盖层厚度对土石坝位移和加速度动力响应规律的影响不同,土石坝动力响应并非随覆盖层厚度的增加而逐渐增大,而是存在一个临界厚度,超过这个厚度以后,动力响应有所降低。     

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。     

地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立某一赋含地下水的顺层岩质边坡三维模型,基于Finn动孔压增长模型,对边坡在地震作用下的加速度响应规律作了流固耦合分析,并就地下水对边坡塑性区分布的影响作了简要分析。数值计算结果表明:含地下水边坡的地震动峰值加速度PGA放大系数和坡顶加速度均大于无水边坡,地下水位升高时,PGA放大系数和坡顶加速度呈波动变化,当边坡土体处于完全饱和状态时,两者均明显增大;坡脚加速度随水位变化也呈波动状态,当边坡土体处于完全饱和状态时,同样明显增大;含地下水边坡的PGA放大系数等值线比不含地下水时的曲线分布更为杂乱,规律性较差,但仍具有明显的加速度垂直放大效应和临空面放大效应;表面风化层的塑性区随水位升高,其拉剪共同作用破坏单元逐渐增加,表面边坡的破坏效应逐渐增大。综合加速度、坡顶位移和塑性区分布来看,地下水对地震作用下顺层岩质边坡的稳定不利。     

基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

复杂斜坡动力响应特征分析

深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育,风化强烈,致使浅表层成为非连续介质,出现介质性质差异,地震动响应由此变得复杂。通过对青川东山斜坡地震动监测数据进行分析,并结合适用于分析岩质边坡运动过程的非连续变形分析(DDA)方法对青川东山斜坡动力响应特征进行数值模拟,揭示了震中距、高程、震级、地形以及“丁”字形山体等因素对地震波峰值加速度(PGA)放大的影响。结果表明垂直山脊方向以及高程较高时的地震波峰值加速度放大倍数较大,可达6.12倍;在地形突出部位,地震波亦能得到一定程度的放大,放大倍数可达3.3倍;在“丁”字形山脊结合部位,PGA放大倍数会出现一定程度的减小。     

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。     

青川县东山斜坡地震动力响应数值验证

岩质边坡地震动力响应分析对于防灾减灾极为重要,但是以往研究大多仅考虑地形因素影响,鲜有成功定量分析边坡动力响应分析的报道。为此,在充分考虑地形效应的基础上,试图探索以数值方法在考虑结构面因素的情况下,定量分析岩质边坡动力响应的可行性。选取一种离散方法——非连续变形分析(DDA)作为数值分析方法,结构面效应通过改变结构面处DDA罚弹簧值实现,将水平向和竖直向地震荷载同时输入至模型中。计算结果表明,在阻尼选择合理的情况下,DDA能够准确反应水平向放大系数,而竖向只能定性吻合;广泛分布的结构面会由于降低岩层的等效阻抗,增加与周围岩层的阻抗差进而影响边坡动力响应结果,影响程度在40%～70%。另外,结构面产状会使边坡动力响应出现较强的各向异性,而这也是传统基于连续介质力学的数值方法难以反映的现象。本研究结果验证了结构面效应,同时证实了DDA能够准确地反映和验证边坡水平向地震动力响应关系,对岩质边坡抗震设计具有重要意义。     

复杂高层建筑结构抗震分析与设计

复杂高层建筑的大量涌现给结构设计特别是抗震设计提出了新的挑战。为了探究复杂高层结构的抗震性能,针对某32层型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构,选取5条实测地震动加速度时程,开展了常遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析研究。研究结合各类有限元分析软件的特点,介绍了一种基于ETABS、SAP2000、PERFORM-3D三个有限元平台的抗震分析流程。此外,通过对比结构在不同地震动作用下的响应,分析了地震动频谱特性对结构响应的影响规律。研究表明,该结构在具有相同峰值的不同地震动作用下的响应差异较大。     

可液化地基上边坡加固桩地震动力破坏特点研究

采用研制的微混凝土抗滑模型桩,利用动力离心模型试验研究了高水位抗滑桩加固边坡的动力反应、动孔压变化、地基液化以及液化后大变形滑坡和动力断桩破坏规律。试验结果表明:由于动孔压上升较大,有效应力降低较多,导致动弯矩增幅较大,且动力附加弯矩值大于震前静力弯矩,表明地基液化与土体滑动导致的动力附加弯矩是抗滑桩产生断桩的主要原因。抗滑桩桩体完全断桩后,桩底静动总弯矩接近于零,嵌固约束完全失效,转化为活动铰约束。同时,饱和地基部分液化使得边坡上部土体的动力响应略有减小,加速度响应是随着高程先减小,然后略有增大。     

深厚覆盖层上高心墙坝地震惯性力动态分布系数研究

对于强震区坐落在深厚覆盖层(深度超过50 m)上的高土石坝,通过拟静力稳定分析结果初步判定其抗震稳定性是抗震设计的主要内容,其中水平向地震惯性力沿坝基覆盖层至坝顶的动态分布系数是关键。然而,现行《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)中地震惯性力动态分布系数多基于坐落在基岩上的高土石坝的动力响应规律确定,现有动态分布系数忽略了深厚覆盖层和地震动强度对地震动传播规律的影响。因此,以坐落在深厚砂砾石覆盖层上150 m级高黏土心墙堆石坝为研究对象,结合现行土石坝设计规范和国内已建高土石坝实例,基于统计平均的方法确定了坝顶宽度、坝料分区、坝坡坡比、覆盖层材料的静、动力特性等关键参数,深入探讨了150 m级高黏土心墙堆石坝在小震(0.1 g)、中震(0.2 g)和大震(0.4 g)规范谱地震动作用下不同深度砂砾石料覆盖层的动力响应分布规律,进而总结归纳出不同深度覆盖层下150 m级高黏土心墙堆石坝的水平向地震惯性力的动态分布系数,将其引入到拟静力法稳定分析中,最后基于最危险滑动面和最小安全系数与现行规范所得结果进行对比分析。研究结果表明,小震(0.1 g)和中震(0.2 g)下采用文中推荐的考虑深厚覆盖层和地震动输入强度影响的水平向地震惯性力动态分布系数时将得到更符合工程实际的评价结果。研究成果可为深厚覆盖层上的高土石坝抗震设计提供参考依据。