核电厂边坡地震动力响应研究

 将大型、复杂条件核电厂边坡简化为含结构面的单自由面柱体模型和多自由面斜坡模型,研究地震波前处理和输入、人工透射边界设置,模拟简谐波和地震波的传播、反射、振荡和衰减规律,比较理论解和数值解的吻合性,采用强震记录分析边坡地震时程响应规律。研究表明：地震波在柱体模型的单自由面上产生放大效应和反射,在软弱夹层处产生反射和透射。约束边界反射地震波,设置黏滞吸收边界和自由场透射边界则有效消除反射现象。地震波在斜坡模型的斜面上产生多次自由面放大效应,且放大效应随着高程增大而增大。地震作用下各向异性斜坡的自由面放大效应较之各向同性斜坡强烈,软弱夹层处产生较大的相对滑移和永久变形,各向异性条件下更不利于边坡的抗震稳定。     

含软弱夹层斜坡地震动力响应特性的振动台试验研究

 斜坡中的软弱夹层往往控制着其变形破坏模式。在地震作用下,软弱夹层与地震波的复杂作用机制使得该类斜坡的地震响应特征很难被充分了解。在已有认识的基础上,开展4个含软弱夹层斜坡模型的振动台试验,旨在通过与均质斜坡模型响应进行比较,揭示含软弱夹层斜坡的地震动力响应特性,并观察软弱夹层在这一响应过程中所起的作用。主要研究结果为：(1) 4个含软弱夹层模型的水平分量(PHA)和竖直分量(PVA)加速度响应均呈现出高程放大效应,且主要体现在夹层以上部位。在夹层以下部位,水平分量加速度放大系数始终保持在1.5以内。(2) 与均质模型响应的比值表明,在夹层以上部位,夹层的存在对2个加速度分量的影响与夹层特征和激振强度密切相关。当激振强度较弱(≤0.3 g)时,厚夹层和薄夹层的存在都能对PHA和PVA响应起到增强作用。当激振作用增强时,厚夹层表现出了隔震作用,在坡顶,PHA和PVA响应相对均质模型分别减弱50%和70%。(3) 与加速度响应一致,坡表水平向位移响应也呈现出了高程放大特征,且在坡顶最大。然而,与均质斜坡模型的初始变形出现在坡顶这一现象不同的是,含夹层模型的变形最早出现在夹层以上、坡顶以下的部位。分析产生这一差异的可能原因在于,当激振强度较大时,含夹层模型相对于均质模型在该部位的水平向响应强度显著增强,而夹层的挤压变形也可能造成初始变形部位更靠近夹层。(4) 含软弱夹层模型的最终破坏部位和破坏程度,与夹层的厚度和倾角密切相关,表现为含水平夹层模型的破坏部位高于含反倾夹层模型,而含薄夹层模型的破坏程度高于含厚夹层模型。     

脉冲地震作用下含反倾软弱夹层边坡的破坏特征及动力响应研究

文章通过运用FLAC3D有限差分软件,分别讨论了夹层位置以及地震波类型两个因素对边坡破坏模式和动力响应的影响.研究发现夹层对边坡的动力破坏模式有明显影响,破坏剪出口一般在软弱夹层处发生,但当夹层位置较高时对其破坏模式影响很小.软弱夹层所在位置对边坡的动力响应有较大影响,夹层所处位置越高,其加速度放大系数越小.单脉冲地震...     

软弱夹层特性对顺倾边坡地震动力响应的影响研究

为了研究软弱夹层特性对于边坡动力响应的影响,利用FLAC3D建立某一含软弱夹层顺倾边坡的模型进行动力加载。归纳出如下结论：波阻抗反映了应力波在岩石中穿透和反射的能力,响应与边坡的波阻抗比成正比;随着夹层厚度的增加,坡肩的动力响应随之增大,坡面放大系数整体呈现出相对先慢后快再慢的增大趋势;坡肩的响应对夹层倾角不敏感,但随着夹层倾角的增大,高程较低处就出现很大的放大系数,易发生“挤出破坏”。软弱夹层的存在控制边坡的动力响应,会加剧边坡的动力响应,使边坡更易破坏,实际工程中应对软弱夹层加以重视。     

含软弱夹层岩体边坡的突变模式分析

针对含软弱夹层岩体边坡失稳问题,考虑软弱夹层的应变弱化特性,运用突变理论方法,建立燕尾型突变模型。基于建立的突变模式,对含一层软弱夹层的岩体边坡定量分析滑坡演化过程中的突跳特性;对于含多层软弱夹层的岩体边坡,通过对燕尾突变模型得到的平衡曲面方程进行分析可知,其势函数最多可有4个极值点,3个控制变量的不同取值使系统处于不同的分叉点集区域,其势函数极值点的个数不同,形式也不同,相应地,系统也呈现出不同的性质,于是根据势函数极值点个数的不同,定性分析随着控制参量的变化,边坡失稳中突跳的可能性。     

充水条件下含软弱夹层顺倾岩质边坡变形破坏演化规律研究

为研究含软弱夹层顺倾岩质边坡在不同充水条件下的变形、破坏及滑动演化全过程,以云南省鹤庆县某金属露天矿山为研究对象,采用基于连续-非连续方法的数值模拟软件GDEM建立二维计算模型,模拟在充水作用下含双弱层岩质边坡的变形、破坏直至最终失稳滑动的演化过程。研究结果表明：（1）矿区充水后,在水压力作用下,抑制边坡坡面横向裂缝发育,从而横向位移及竖向位移也有所减小;（2）无水及充水条件下,含软弱夹层顺倾岩质边坡同样表现出完整的蠕变三阶段理论,即减速蠕变阶段、等速蠕变阶段及加速蠕变阶段;（3）矿坑充水后起到压坡脚效果,但需合理设置水位高度,即能抑制边坡横向及竖向变形,同时也需考虑过高水位对边坡岩体的软化效果。研究结果为采后矿区闭坑充水治理及矿坑水蓄能循环利用提供了依据。     

基于三维数值模拟的含软弱夹层顺层岩质边坡开挖稳定性研究

在地形、岩体组构、风化及开挖卸荷等作用下,某含软弱夹层顺层岩质建筑边坡已明显变形,继续开挖后可能出现大变形问题。通过开挖过程中边坡变形破坏特征及岩土体物理力学参数统计分析,基于FLAC3D软件,建立了边坡三维计算模型;计算分析了边坡开挖后的位移变形特征,评价了开挖后边坡的稳定性。结果表明,边坡开挖后软弱夹层上部岩土体变形较大,可能产生沿该软弱夹层的剪切滑移破坏,与现场监测数据基本吻合,可为顺层岩质边坡稳定性计算评价及优化同类型边坡开挖支护设计提供理论依据。     

降雨入渗对含软弱夹层顺层岩质边坡性状影响的模型试验研究

 为揭示降雨入渗对于含软弱夹层顺层边坡性状的影响,结合室内叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术,开展大型地质力学模型试验,分别针对不同岩层倾角、有无支护结构的顺层边坡,探讨降雨工况下坡体内部关键位置处的物理量发展模式和变化特征。结果表明,在相同降雨条件下,对于含软弱夹层的顺层边坡,无支护时的位移发展模式具有陡变性、牵引性的特点,而有支护时的位移发展模式具有渐进性、推动性的特点;降雨导致边坡层间错动的现象受岩层倾角影响较大,当倾角达到35°时层间错动将较为明显,应充分重视深部位移和含水率的监测。无支护顺层边坡的软弱夹层泥化贯通位置主要位于坡体前部,有支护顺层边坡的泥化位置则位于坡体后部,可据此确定不同形式边坡的重点监控位置。随降雨入渗时间的持续,支护结构对于坡体的抗滑力从由锚杆受剪提供转向由框架受压带动锚杆受拉提供。试验结果可为类似边坡工程的加固设计和防灾监控提供参考。     

含软弱夹层顺层边坡临界破坏范围分析

顺层边坡是工程中较为常见且难以治理的边坡,其临界破坏范围的确定一直是工程设计中的难点问题.本文针对某高速公路含软弱夹层顺层岩质边坡,采用二维及三维有限元方法对其临界破坏范围进行了研究,给出了2种临界破坏范围的确定方法,即开挖变形区分析法和底滑面塑性区分析法.结果表明:软弱夹层的存在对于顺层边坡的临界破坏范围有较大影响,...     

含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法研究

基于希尔伯特–黄变换和边际谱理论,进行了含软弱夹层顺层岩质边坡的大型振动台试验,并利用试验结果对含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法进行了研究,结果表明:边际谱峰值和特征频率的变化能清晰地表征边坡内部的震害损伤发展过程;地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡的损伤首先出现在坡肩位置,随着地震动强度的增大,震害损伤逐渐向低高程发展,最终边坡在坡体中上部相对高度0.56处沿软弱夹层顺层剪出,试验中坡面的位移监测结果表明坡体中上部位移出现陡增时刻晚于坡肩,边际谱分析结果与位移监测结果吻合较好;坡面附近的震害程度强于坡体内部;边坡中下部特征频率发生突变,表明坡体中下部为边坡动力响应的不连续带;含软弱夹层顺层岩质边坡的破坏形式主要表现为边坡后缘垂直的拉裂破坏和沿边坡中上部相对高度0.56处软弱夹层的剪切滑出破坏,边坡的破坏模式为拉裂-滑移-崩落式。本文提出的能量判识方法对识别边坡的破坏模式具有一定的指导意义。     

高烈度区水电工程岩石高边坡三维地震动力响应分析

基于动力响应时程分析Wilson-θ法的原理和应用条件，结合西部某高坝岩石高边坡工程实例，建立三维高边坡地震动力分析模型。应用动力有限元法，研究岩石高边坡的动态特征，分析高边坡不同部位对地震加速度响应、位移响应及其应力响应特点。最后，探讨地震作用下，由于边坡形状和结构的差异，不同时刻高边坡的不同部位对地震响应的加速度值、位移值和应力值有明显不同，其中边坡中部的加速度有明显放大现象，边坡的中上部对地震响应最为敏感，地震时容易激发而破坏。研究表明，用时程分析法计算边坡地震作用下的动力响应结果能够较真实的反映出岩石高边坡的动态特征以及地震对高边坡的扰动作用。     

时程分析法输入地震记录的选择与实例

从场地条件、设防烈度、持时及地震记录的反应谱与规范反应谱的拟合程度等方面考虑 ,提出了一种为时程分析法选择实际地震记录的方法。经实际工程检验 ,其结果符合规范要求     

软土地层中盾构隧道地震反应分析

采用动力有限元──双渐近多向透射边界方法计算了软土地层中盾构隧道的地震响应,分析了洞体参数（包括洞径、埋深及衬砌弹模）对盾构隧道地震响应的影响,得出的规律可为地铁抗震分析提供依据。     

夹有软弱土层的层状场地对入射SH 波的响应分析

采用横观各向同性层状弹性体模型模拟半空间上部的层状场地,根据在ＳＨ波入射时这种场地的动力刚度矩阵及基岩输入运动场地响应的计算公式,对夹有软弱土层的层状场地的响应进行了计算,计算结果表明,夹有软弱土层的层状场地与一般的层状场地的频谱特性有明显的区别,但并非总是减小场地的响应,在某些频率处其响应甚至要超过后者,这一点应引起注意。     

软基SSI体系的简化地震响应分析方法

研究了软基SSI体系简化地震响应分析方法。在前期试验和计算结果的基础上，提出土、结构小刚度比下SSI体系的简化动力计算模型及其参数的反演算法，推导了软基SSI体系简化动力计算模型下的地震响应分析方法。并通过试验软基SSI体系，考证了这一体系下简化动力模型的建模思路。     

巴东组红层软岩缓倾顺层边坡破坏机制分析

 在对边坡岩体进行一系列工程地质特性试验研究的基础上,以该类边坡最常见的平面滑动模式建立潜在滑动面上不同位置的稳定性系数表达式,结合实例计算分析边坡开挖对其稳定性的影响,并对潜在滑动面软弱夹层的剪切流变过程进行分析。分析结果表明,巴东组红层软岩缓倾顺层边坡的破坏是从坡脚开挖开始到潜在滑动面,由等速蠕变到加速滑动的渐进过程,期间伴随着坡脚岩体的崩解、节理裂隙的扩展延伸和地表水沿裂隙下渗软化潜在滑动面等因素的共同促进作用。在掌握该类边坡破坏机制的基础上,对其加固方式和施工组织提出相关建议,研究成果对同类型边坡的设计和施工具有重要的参考意义。     

岩质边坡抗震稳定性的能量方法研究

 地震荷载作用下边坡失稳判据是岩土力学研究的热点和难点,综合运用极限分析和波动理论,从功率角度出发,提出外力功率等于内能耗散的岩质边坡能量稳定性评价方法。借助强度折减法和超载系数法,通过安全系数对单节理边坡进行定量化安全性评估。以P波倾斜入射单节理边坡为例,首先,研究边坡的自稳临界高度和应力波入射节理透反射基本规律;其次,在边坡临界自稳高度范围内,研究应力波作用下边坡临界高度的动态变化情况;最后,根据外力功率等于内能耗散的判断准则,通过强度折减法和超载系数法,分析动荷载作用下单节理边坡动态安全系数的变化,计算块体极限滑动时所需的能量。研究表明：边坡节理面的黏聚力越高,其自稳临界高度越高,动荷载作用下边坡动态临界高度也越高,抗震性能也越好;随着入射P波峰值强度的增大,边坡动态临界高度降低的幅度也增大;随着入射角度的不断减小,边坡动态临界高度变化的幅度不断增大,表明地震作用下边坡破坏的可能性不断增大;边坡动安全系数的变化趋势与透射应力的变化趋势相反;边坡的高度越高,块体越不稳定,其极限滑动时所需的能量也越少。     

节理岩质边坡地震时程响应分析

通过对节理岩质边坡输入6组不同频率、波形的模拟及实测地震波进行计算,研究边坡在地震过程中的变形时程响应。根据对预置监测点的位移时程曲线的分析,将边坡在地震过程的变形可划分为变形启程、变形累积及稳定(失稳)3个阶段及启程剧动、临界变形2个关键点;并通过对边坡动力响应规律的总结和探讨,验证节理岩质边坡在地震过程中,位移的边缘放大效应。计算结果表明：等效地震波波形和频率对计算结果有较大影响,4种不同波形的正弦波产生的极限位移相差1倍,采用振幅由小到大的正弦波替代实测地震波能获得更为接近实际情况的计算结果。地震波频率的高低对边坡的累积变形影响较大,高频快速振动会加速边坡变形的累积和失稳,地震波的高频部分控制边坡的累积变形,低频部分控制边坡变形的启程。     

软粘土边坡稳定性分析中十字板强度取值的探讨

土体强度指标的确定和选取是正确计算边坡稳定性的关键。对于欠固结、高灵敏度的软粘土地基,获取完全不扰动的土样进行室内试验是相当困难的,对此种软土地基通常采用十字板法来获得其强度指标进而进行边坡稳定性分析。但工程经验表明,由于土体强度具有摩擦特性和明显的各向异性,使得由十字板指标计算的边坡稳定性不能反映实际情况。考虑到上述因素,将十字板强度与土体的抗剪强度指标建立联系,采用经过修正的十字板强度指标进行边坡稳定性分析,通过对若干工程进行对比分析表明,该方法能够比较准确地反映工程的实际情况。     

类土质边坡的失稳分析

随着高等级公路向山区的纵深发展,许多地方都遇到了性质介于岩质边坡和土质边坡之间的过渡型边坡—类土质边坡,及其引起的工程地质问题,为了进一步提高仿真设计的准确性和科学性,本文以目前在土木工程中广泛采用的有限单元法为理论基础,采用ABAQUS有限元软件,引入Mohr-Coulomb塑性模型,采用强度折减法,对类土质路堑高边坡的典型失稳机制进行数值模拟研究。