地震荷载作用下陡倾角顺层开挖斜坡的变形破坏模型试验

在汶川地震灾区,顺层陡倾斜坡是一类地震山地灾害非常发育的斜坡类型,而开挖往往加剧了斜坡的地震山地灾害。为了重现斜坡的变形破坏过程,分析斜坡在地震荷载作用下的变形破坏规律。选取平武县平通镇桑树坪滑坡所处斜坡作为顺层陡倾角开挖损伤斜坡的典型实例,进行地震荷载作用下变形破坏的室内物理模型试验。结果表明,开挖加剧了斜坡在地震荷载作用下的变形破坏。从破坏形式来看,顺层陡倾斜坡的坡变形破坏兼具崩塌和滑动二者特征,与野外调查结果吻合。从整个变形破坏过程来看,可以划分为以下阶段:a.地震初始阶段,此阶段开挖呈契形体岩层在地震作用下沿层面微小滑动,坡脚应力剧增;b.开挖岩层坡脚溃曲阶段;c.全面下滑阶段;d.岩层滑动受阻-倾倒阶段。     

不同形态开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5 m、开挖10 m、开挖15 m和开挖20 m不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律.分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化.     

灾后重建专刊（开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析）

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5米、开挖10米、开挖15米和开挖20米不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律。分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化。     

周期荷载下软土残余变形的模型试验研究

为研究软土地基在周期荷载下的变形特性,研制和设计了一套周期荷载下模型试验装置。报道了8个模型试验成果,旨在探讨基土的含水量、静力固结荷载、周期加载方式及预剪间歇效应对基土变形特性的影响。推演并验证了周期荷载下残余变形的预测公式,根据试验成果导得了对残余变形发展起控制作用的临界周期荷载比。最后,对基土残余变形发展的机理作了探讨。     

露天矿反倾边坡破坏模式及加固机制模型试验

为研究露天矿层状反倾边坡出现的大规模弯曲倾倒破坏模式,开展在未支护及恒阻大变形锚索(NPR锚索)支护条件下的45°倾角多节理反倾边坡开挖物理模型试验.采用多源监测系统采集边坡开挖过程中锚索轴力、应变场及位移场等数据.结果表明：无支护反倾层状边坡开挖过程中表现出4种典型破坏模式：后缘带张拉破坏、坡肩叠瓦状破坏、坡腰弯折破坏以及坡底冲切破坏;采用NPR锚索支护后的边坡在相同的开挖条件下未发生大面积失稳破坏;边坡开挖过程中,NPR锚索轴力呈突增、突降及稳定波动3种模式循环演变,分别对应边坡变形过程中单元板裂缝发育、断裂及坡体复稳3种现象;NPR锚索具有吸能特性,且锚索轴力预警准则同样适用于NPR锚索支护下的岩质反倾边坡.     

陕西省柞水县不稳定斜坡变形破坏模式研究

通过对柞水县104处不稳定斜坡的调查分析,发现区内以堆积层不稳定斜坡为主;最有利于不稳定斜坡发育的原始坡度区间为30°～45°,最有利于不稳定斜坡发育的原始坡高区间为50～100 m,且由于人类工程活动减弱,在原始坡度大于45°、坡高大于100 m的高陡斜坡,不稳定斜坡发育反而减少;不稳定斜坡变形破坏模式主要表现为滑移-拉裂模式、滑移-压致拉裂模式和弯曲-拉裂模式三类,其中以滑移-拉裂模式发育最为广泛。     

反倾顺层高边坡开挖稳定性及处治措施分析

依托平阿高速公路反倾顺层高边坡,利用有限差分数值模拟技术对其开挖时的稳定性进行分析.结果表明,第一次和第二次开挖后的边坡稳定性较好,仅产生局部的塑性变形,而第三次开挖后的边坡逐渐失稳,最终形成滑坡.反倾顺层高边坡会因倾倒破坏的不断发展而最终出现整体滑移面,坡体内滑移面形成以后,坡体内的塑性区不再继续发展,仅位移继续增大.通过边坡失稳滑移时的位移差值,可判断滑移面的具体位置.在实际工程中,建议采用抗滑桩、抗滑桩和预应力锚索的方式进行加固.研究成果可为类似的反倾顺层高边坡的稳定性分析提供借鉴.     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

考虑楼板弯曲变形的框架-剪力墙结构地震分析

考虑楼板的平面外弯曲变形,带有刚域的杆件刚度及剪力墙刚度,对框架－剪力墙结构进行空间整体计算,分析地震荷载作用下的内力和侧移,并对弯曲为形楼板和剪切为形楼板两种模型计算结果进行比较。     

反倾层状岩质边坡倾倒变形模式与宏观形变特征关系研究

随着我国建设工程不断向西南地区发展,一系列地质灾害问题日益凸显,许多学者利用InSAR遥感技术在该地区开展早期识别研究卓有成效,但研究却仅限于地表宏观形变的识别与判定,无法明确斜坡内部破裂与表层宏观形变间的对应关系。加之西南地区复杂地质构造作用,产生了许多高隐蔽、难预测的反倾层状岩质边坡,使得InSAR遥感早期识别遇到了又一难题。因此,本文通过开展大型土工离心试验,分析斜坡弯曲-倾倒变形阶段,结合图像分析技术,建立起斜坡倾倒变形模式与表层宏观形变特征之间的耦合关系,并利用原型边坡的InSAR解译和实地调查结果,反向推断边坡所处阶段,将斜坡变形阶段可视化,为此类斜坡的识别和防控提供技术支撑。研究表明：(1)反倾层状岩质边坡弯曲倾倒破坏主要分为初始蠕变、坡脚倾倒-弯曲、变形累进以及折断带贯通四个阶段。破坏的发生往往始于坡脚,而后向斜坡中上部发展,伴随阶梯状破裂面的发育贯通,斜坡整体破坏。（2）对试验图像识别分析,获取深部与表层的速率变化,建立二者的对应耦合关系。发现在倾倒变形不同阶段,大变形区域（表层关键裂缝）遵循从下至上的发展规律,依次是坡脚附近—坡前中部—陡缓交界处;且陡缓交界处岩板的速率曲线在倾倒变形启动、内部折断带贯通阶段存在两次明显的峰值现象。（3）选用扎永变形体的InSAR解译结果与试验结论进行对照,并通过现场复核,初步判别该变形体正处于变形累进阶段。     

上部土钉墙-下部桩锚支护结构整体计算模型研究

以郑州市郑东新区上部土钉墙-下部桩锚支护结构为背景,采用放坡简化模型和超载简化模型,分别采用理正软件进行变形计算,将相应成果与实测数据和有限元数值分析成果比较,发现放坡模型对应的结构变形比超载模型大。采用超载模型计算简便,且可以保证工程安全。     

古遗址边坡在卸荷条件下的稳定性研究

以铜绿山边坡为工程背景,分析了边坡的稳定性。采矿过程产生的卸荷力学条件与常规的加载力学试验参数、模型和方法完全不同。本文通过对卸荷岩体力学原理研究表明,对于采矿一类的岩体工程问题应该应用岩体卸荷的应力、应变路径来分析。本文从铜绿山遗址边坡的地质特征人手。在了解边坡地质特征的基础上,参照边坡的变形破坏现状,采用非线性弹塑性力学模型,运用ANSYS软件对古遗址边坡的采矿过程进行了分析。并且与不考虑采矿过程做了对比研究。     

火电厂钢框排架-消能支撑结构低周往复加载试验

为研究钢框排架-消能支撑结构的抗震性能,以某钢结构火电厂主厂房为原型并采用防屈曲支撑作为消能装置,设计了1榀5层的钢框排架-消能支撑结构试件.通过低周往复加载试验,分析其破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力.试验结果表明:钢框排架-消能支撑结构具有较高的抗侧刚度及承载能力.模型试件滞回曲线呈饱满的梭形,等效黏滞阻尼系数达0.262,位移延性系数超过3.53,表现出良好的耗能及延性性能.试验过程中,防屈曲支撑可在较小加载位移时先于主体梁柱进入屈服且塑性耗能特征明显,增加了结构阻尼且耗能稳定,有效提高了结构抗震性能.     

汶川地震大型厂房框排架结构震害特征分析

为研究钢框排架-消能支撑结构的抗震性能,以某钢结构火电厂主厂房为原型并采用防屈曲支撑作为消能装置,设计了1榀5层的钢框排架-消能支撑结构试件.通过低周往复加载试验,分析其破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力.试验结果表明：钢框排架-消能支撑结构具有较高的抗侧刚度及承载能力.模型试件滞回曲线呈饱满的梭形,等效黏滞阻尼系数达0.262,位移延性系数超过3.53,表现出良好的耗能及延性性能.试验过程中,防屈曲支撑可在较小加载位移时先于主体梁柱进入屈服且塑性耗能特征明显,增加了结构阻尼且耗能稳定,有效提高了结构抗震性能.

     

强震作用下地铁车站结构损伤破坏的三维非线性动力分析

为了研究地铁车站结构在强震作用下的动力响应及破坏机理,基于混凝土损伤塑性模型、岩土扩展的Drucker-Prager模型、土-结构相互作用以及人工边界等相关理论,利用ABAQUS软件建立了强震作用下地铁车站的动态响应与损伤破坏的二维、三维精细化非线性有限元分析模型,并对柱端设置隔震器的地铁车站结构进行了三维非线性动力分析.分析结果表明:所建立的有限元分析模型能较好地反映强震荷载作用下钢筋混凝土结构的动力特性以及土-地下结构之间相互作用,适用于地下结构抗震分析;三维有限元模型的分析结果比二维有限元模型的分析结果更为准确地反映强震作用下地下结构的破坏特性,并与现场观测的破坏形态具有较好的一致性;碟形弹簧和铅芯橡胶构成的三维隔震支座具有较大的竖向刚度和抵抗侧向变形能力,在地铁车站中柱端部设置隔震支座可以大幅减小中柱的变形及损伤破坏程度.     

开挖边坡变形和稳定性有限元分析

采用有限元方法对边坡开挖进行数值计算,得到开挖后边坡的变形情况,并通过抗剪强度折减技术对开挖后的边坡材料进行强度折减,得到边坡破坏时的临界滑面和安全系数。有限元方法的计算结果不但能评价边坡的稳定性,还可得到潜在的危险区域,对边坡开挖施工有一定指导意义。     

基于ADINA的边坡开挖变形与稳定性分析

针对水布垭水电站溢洪道边坡开挖变形与稳定性问题,建立边坡岩体的力学模型,利用ADINA软件进行数值仿真模拟.通过算例分析边坡岩体的应力、位移等,对边坡的安全稳定性进行讨论,并结合工程实际对该水电站溢洪道边坡开挖工程作出了评价.