基于MSA法的高心墙堆石坝地震沉降易损性分析

多条带分析法(MSA)是新近提出的一种针对离散强度因子的易损性分析方法,为结构安全评估提供了有效路径,但目前在土石坝工程领域应用较少。本文针对高心墙堆石坝,选取坝顶震陷率为性能指标,建议了轻度、中度和重度破坏三个等级;考虑地震动的随机性,采用MSA法开展了易损性研究,得到了不同破坏等级的易损性曲线和概率,为大坝的强震性能评价提供准则和参考;不同条带数量下地震易损性分析结果表明,适当减少水平条带数量,对易损性结果影响不大,这有利于计算工况的减少。     

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。     

地震时坝面散粒体跃移距离的估计

本文讨论了当地材料坝在强震作用下的两种损伤形态和斜面上散粒体的起始滑动加速度,证实了颗粒在坝面上跃移时所受的阻力基本上为0-2阻力,说明了估计地震时坝面颗粒总跃移量的方法和步骤。     

城市固体废弃物的动强度试验研究

通过人工配制城市固体废弃物试样,利用中型动三轴试验仪,进行城市固体废弃物的动强度试验。试验结果表明,动孔隙水压力的发展与动应变密切相关,且振动次数超过一定值后孔隙水压力趋于稳定,但在振动过程中并未出现液化现象;提出不同应变破坏标准和等效振动次数的动强度指标,为填埋场动力稳定性分析提供合理的强度参数。城市固体废弃物的动强度曲线具有良好的归一化性状,进行少量有代表性的动三轴试验,即可方便地建立不同初始应力状态下任一等效振动次数的动应力-应变关系的数学模式,为震陷量的计算提供计算公式及相应试验参数。     

基于IDA的高面板堆石坝抗震性能评价

抗震性能分析能够有效估计结构在地震作用下的危险性,逐渐成为抗震安全性评价的重要方法,但由于结构的复杂性,该方法在面板堆石坝方面的应用还处于起步阶段。随着强震区大量高面板堆石坝的建设,这些高坝的安全性是必须要考虑的重大问题,因此对大坝进行抗震性能分析至关重要。增量动力分析(IDA)法作为一种抗震性能分析方法,能够全面、深入地分析在不同强度地震作用下结构性能的变化。将IDA法引入到高面板堆石坝安全评价领域,建立了高面板堆石坝地震破坏性能评价方法。根据场地条件选取了15条不同的强震动记录,以地震峰值加速度PGA为地震动参数,采用坝体地震震后变形、坝坡稳定性、面板防渗体安全为抗震性能评价指标,选取合适的性能参数,建议了高面板堆石坝各评价指标的破坏等级划分标准,通过大量非线性有限元计算,得到各性能参数的地震易损性曲线,分析了大坝在不同强度地震作用下发生破坏的概率,成果可为高面板堆石坝抗震性能设计和安全风险评估提供参考和依据。     

接触面模型对面板与垫层间接触变形及面板应力的影响

对某在建面板堆石坝进行了三维有限元静、动弹塑性计算,分析了接触面模型对面板与垫层间接触面变形及面板应力的影响。面板与垫层接触面分别采用:双曲线(仅静力计算)、理想弹塑性及广义塑性接触面模型。结果表明:竣工期,3种模型计算的面板应力是基本一致的。满蓄期,3种模型计算的面板顺坡向应力分布规律基本一致,但面板坝轴向应力的分布规律和量值有较明显的差别。蓄水时广义塑性接触面模型计算的接触面的应力路径和剪切位移与双曲线和理想弹塑性存在较大的差异。在地震荷载下,理想弹塑性和广义塑性接触面模型计算的地震后坝体残余变形引起的面板顺坡应力基本一致,但面板坝轴向应力差别较大。理想弹塑性模型只有当应力达到峰值时才产生塑性变形,这样会低估接触面的残余变形,不能与坝体残余变形相协调,高估了坝体残余变形对面板应力的影响。广义塑性接触面模型能更好的反映三维条件下接触面的剪胀、剪缩、硬化、软化、循环残余变形及颗粒破碎特性,更符合实际情况。     

强震作用下特高土石坝多耦合体系损伤演化机理及安全评价准则

中国西部拟建多座坝高250～300m级别的特高土石坝工程,但西部地区地震频度高、强度大,地震的突发性和不确定性对这些特高土石坝的抗震安全构成了巨大威胁。高土石坝抗震安全评价是多系统、真三维、非线性、非连续的复杂问题。然而,传统高土石坝动力分析方法仍在弱非线性范围内,各种相互作用的影响大多被简化并孤立进行,难以对强震作用下特高土石坝动力破坏过程、耦合效应及其影响进行深入研究和科学认识。面向中国300 m级特高土石坝建设需求,依托RM、拉哇等特高土石坝,重点突破了筑坝材料强非线性、大坝-地基-库水动力相互作用、精细化建模和分析方法、自主高性能计算软件以及极限抗震能力评价方法和标准等方面的一系列科学问题和技术难题。研究成果为特高土石坝抗震安全设计提供了先进的评价方法和标准。     

土石坝坝坡模型振动台破坏试验的数值验证

 在土石坝坝坡模型振动台破坏试验基础上,采用数值分析方法,对坝坡的动力特性、稳定性以及加筋抗震措施的性能进行研究。采用动力弹塑性分析方法,对坝坡模型振动台试验进行数值仿真,通过类比计算工况,比较、分析坝坡的破坏过程及其破坏性态以及永久位移的变化规律;同时,采用拟静力方法对坝坡的稳定性进行分析,通过设定滑裂面参数,比较滑裂面的深浅,分析加筋对坝坡稳定性的影响,并与试验结果进行对比验证。结果表明：对模型进行的数值模拟和模型试验所得到的结果较为一致,表明坝顶是薄弱部分,破坏首先从坝顶附近开始,减缓坝坡或坝坡加筋均可减小坝坡的永久位移,但加筋能提高坝坡的整体稳定性,能有效控制坝坡的浅层滑动,且不增加大坝填筑量,与缓坡比较有较强的优势。该研究结果可为大坝的加筋抗震措施设计提供依据。     

考虑水合物分解的海底斜坡稳定计算方法研究

采用随时间变化参数的摩尔库伦本构模型和应力释放法模拟水合物分解过程中模量的软化和强度的衰化过程,开发相应计算程序并通过数值计算研究水合物分解对海底斜坡稳定与变形的影响规律。计算结果表明:本文开发的计算方法能够较好地模拟水合物分解过程,根据收敛的迭代步数可以判断斜坡在水合物分解过程中是否达到极限平衡状态;水合物分解导致的强度衰化和模量软化是海底斜坡发生水平位移和竖向沉降的主要原因。     

城市固体废弃物残余变形特性试验研究

利用中型动三轴仪,对城市固体废弃物（MSW）进行了残余变形试验研究,采用改进的沈珠江模型对MSW的残余变形模型参数进行拟合,在此基础上,讨论了不同破坏标准下的应力水平对模型参数的影响,建议了适合MSW的残余变形模型应力水平指数。MSW属于应变硬化型材料,应力和应变曲线没有明显的峰值,不同破坏标准条件下,相同固结比的MSW具有不同的应力水平,因此建议用固结应力比来代替应力水平,提出了适用于MSW的残余变形修改模型,修改后的模型不必考虑破坏标准对残余变形参数的影响,应用更加方便。