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。     

强震区高面板坝抗震措施浅析

强震区200 m级高面板坝抗震机理及抗震设计方法、标准的研究,是制约高混凝土面板坝坝高提升和筑坝技术提高的关键因素之一。结合面板坝震害破坏形式,通过模型试验和数值模拟验证各种抗震加固措施的有效性,分析地震荷载对面板坝防渗体系影响,提出面板堆石坝的综合抗震措施。     

统计预测模型在汉江孤山水电站水库诱发地震中的应用

为了研究汉江孤山水电站水库诱发地震的可能性,收集了国内外309座已建大型水库资料,应用统计预测模型对孤山水电站水库诱发地震进行了预测分析。针对水库具体地质条件,选用库水深度、区域构造应力状态、断层活动性等8个诱震因子,将诱震因子划分为5种不同状态,在此基础上建立了水库诱发地震统计预测模型。计算结果表明:孤山水电站第一库段(孤山水电站坝址—胡家村)发生微震(震级3.0)概率为0.017,不发震概率为0.983;第二库段(胡家村—白河电站)发生4.5—6.0级、3.0—4.5级地震概率较小,发生微震概率为0.234,不发震概率为0.741。结合类比法、灰色聚类分析法以及其他预测方法综合评价,认为孤山水电站存在水库诱发地震的可能,最大震级在3.0左右,震中烈度为Ⅴ度。建议水库建成后加强地震监测和抗震措施的落实工作,把可能的地震损失降到最低,充分发挥水库的最大综合效益。     

强震作用下特高拱坝非线性地震反应分析

研究采用等效一致黏弹性边界单元模拟拱坝无限地基辐射阻尼效应,给出了人工边界节点上等效地震荷载的计算公式,实现了拱坝-地基系统的地震动输入。以我国某特高拱坝为例,建立了拱坝-地基三维有限元分析模型,精细模拟了坝体体型、横缝、河谷形状、各类岩体以及主要地质构造。采用时程分析方法,综合考虑无限地基辐射阻尼效应、拱坝-库水动力相互作用、拱坝横缝动力接触非线性效应等因素,分析了拱坝-地基系统在强震作用下的动力响应,对拱坝抗震安全性进行了评价。研究成果为高拱坝设计提供了参考。     

拱坝坝后电梯井结构应力变化规律研究

因拱坝坝后电梯井结构自身的特殊性,其应力沿高度变化规律与一般电梯井结构不同,目前大部分学者研究拱坝坝后电梯井时,对其内部结构进行了简化。采用ANSYS有限元软件分析电梯井无内部结构与增加内部结构在正常与地震工况下应力沿自身高度的变化规律。结果表明:当电梯井结构在正常工况和地震工况时,电梯井位于坝体内部结构主要为压应力,与坝体连接处拉应力较大,拉应力值沿电梯井高度逐渐降低。当电梯井模拟增加内部结构时,电梯井位于坝体内部结构压应力增加,与坝体连接处拉应力值降低。研究结果可为拱坝坝后电梯井设计提供参考。     

地震波基线漂移校正及结构地震响应分析

针对实际地震动采集过程中由于低频噪声、速度和加速度初始值以及人为操作误差等诸多影响因素造成地震波位移时程曲线出现严重基线漂移的问题,以地震波基线漂移校正为目标,在Iwan法和EMD法的基础上,提出了一种新的基线漂移处理方法。该方法可以保留原始记录的峰值和频谱特性,保证了基线漂移处理后的速度终点值为零,位移终点值平行于时间轴。在文中方法的基础上应用ANSYS结合"大质量法"和"位移法"进行了地震响应动力计算。结果表明:采用文中提出的基线漂移处理方法可以保证在不改变原始记录峰值及频谱特性的基础上,对地震波基线漂移现象进行校正。研究成果对低频噪声、初始值及人为操作误差等因素引起的基漂现象滤除具有参考价值。     

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。     

确定性地震动空间差异对重力坝地震响应影响研究

针对高坝-地基体系地震响应分析对空间差异地震动场的需求,在波动输入模型基础上引入地震波组合效应提出确定非一致地震动场模型。该模型从地震动场形成的物理机制出发,以模拟确定性地震动空间差异为目标构建非一致地震动场。随后以确定非一致地震动场和波动输入对应地震动场为基础,采用重力坝算例研究确定性地震动空间差异对结构地震响应的影响。结果显示,相对于波动输入模型,确定非一致地震动场模型可在内蕴多点多维地震动相关性基础上模拟地震动的时间滞后、复杂幅值变化、时程形状差异等宏观空间差异特征。与波动输入地震动场相比,确定非一致地震动场引起重力坝坝踵主拉应力峰值增加的算例占比66.4%,引起下游折坡主拉应力峰值增加的算例占比76.7%。在主拉应力峰值平均值方面,确定非一致地震动场引起坝踵和下游折坡处的最大增幅分别为25.3%和46.4%。考虑工程安全,高坝-地基体系的非一致地震响应分析须全面考虑确定性地震动空间差异的影响。     

地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析

我国西南强震区建设有大量混凝土坝,复杂地形条件下地震波入射角度对混凝土坝动力响应影响较大,然而,目前相关研究以线弹性模型为主,在合理考虑坝体的真实破坏状态方面存在局限性。本文以Koyna混凝土重力坝为研究对象,建立三维非线性有限元分析模型,采用了基于黏弹性边界的地震波动输入方法,结合塑性损伤模型分别分析了地震P波和SV波斜入射下坝体的动力响应,并提出地震破坏评价模型对震后坝体损伤进行评估。研究表明,地震波入射角度及波型对坝体动力响应影响较大,P波入射下位移应力和损伤在60°时达到最大,SV波入射下在0°时达到最大,证明了考虑地震波入射角的必要性;采用塑性损伤本构结合损伤评价指标合理地反映了坝体破坏程度,并针对薄弱地区提出抗震设计改进。因此,在同类型工程的安全评价中应该综合考虑地震波斜入射和筑坝材料的非线性特征。     

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。