珊瑚礁砂地震液化评价与排水阈值条件研究

历史地震曾多次出现珊瑚礁砂液化并造成了严重的液化震害,目前缺乏针对珊瑚礁砂的液化评价方法与依据。针对动三轴液化试验中动应力衰减现象及其后果进行分析,并给出动应力衰减校准方法。对南海珊瑚礁砂开展动三轴、室内标准贯入试验,以Seed石英砂液化判别临界曲线为基准,提出基于标贯击数的珊瑚礁砂液化判别方法构建思路与判别公式,并采用1993年关岛地震、2010年海地地震的珊瑚礁砂液化实测标贯数据对判别公式进行检验,结果显示判别公式具有较高可靠性。开展渗透与孔压消散体积变形试验,构建埋藏与排水条件的分析模型,给出珊瑚礁砂达到完全可排水状态所需要的最小排水层厚度。采用Seed的APOLLO计算程序分析珊瑚礁砂的孔压增长与消散,给出珊瑚礁砂发生液化的渗透、排水阈值条件,为珊瑚礁砂的抗液化措施提供一个新的思路。

最大卓越周期估算震级方法的优化研究

震级估算是地震预警系统(EEWs)的核心任务。基于最大卓越周期参数(τ^(p)_(max))的震级估算方法被广泛研究和应用,但τ^(p)_(max)计算细节被忽视,导致τ^(p)_(max)的震级估算效果存在较大的差异。为此,利用日本的大量井下强震记录,对τ^(p)_(max)计算涉及的滤波范围、滤波阶数和平滑系数的设置进行优化,提出了τ^(p)_(max)的优化计算方法,即滤波范围选用高通0.001 Hz,滤波阶数为1阶,平滑系数取0.95。利用日本和智利的初至3~6 s P波对比分析优化后的τ^(p)_(max)和优化前的τ^(p)_(max)以及c的震级估算效果,结果表明:优化后的τ^(p)_(max)与震级的相关性和震级估算的误差均好于优化前的τ^(p)_(max)和c。本文给出的τ^(p)_(max)优化计算方法,可以显著地改善τ^(p)_(max)在EEWs中的震级估算效果。

汶川8.0级地震液化震害及特征

通过现场详细地调查,归纳总结了汶川地震液化导致的工程震害的现象、分布、规律和特征。结果表明,此次地震液化震害现象显著,位于德阳地区的3个液化区域震害严重,都江堰地区、绵阳游仙区以及江油市区的3个液化区域震害中等,其他地区轻微,液化震害分布与液化分布有一定关系,但二者有所不同;液化场地上房屋均不同程度受损,其中结构性差的房屋会直接倒塌,设有圈梁、构造柱的房屋,液化也会导致其整体倾斜、下沉、开裂;学校液化震害具有典型性,部分校区大面积液化,地裂缝纵横,地基不均匀沉降严重,主体结构开裂、倾斜,功能丧失。这次液化震害具有3个显著特征:(1)只要液化出现的地方,震害均比周围重,没有减震现象;(2)Ⅵ度区不仅有液化现象,而且有明显的液化震害;(3)液化伴随地裂缝,是构成此次地震液化震害的主因。

汶川大地震液化宏观现象概述

2008年5月12日我国四川发生的8.0级汶川大地震是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震,但关于这次地震液化问题目前认识尚少。通过专项考察工作,得到了此次地震液化地理分布及与地震烈度的关系,概述了此次地震液化的宏观现象,包括喷水冒砂、地面塌陷、地裂缝和震害等几个方面,并通过与唐山和海城地震液化情况对比,初步分析了本次地震液化的特点以及新现象。结果表明,此次地震液化分布广,液化宏观现象与以往几次大地震很不相同,出现了很多值得深入研究的新问题,Ⅵ区内液化、砾石层液化、高喷水头、地表喷出物类型多和液化伴随地裂缝而加重震害等是其中的代表。

汶川地震砂砾土液化分布及土性特征初步研究

通过汶川8.0级地震液化震害调查以及对工程地质条件和土层剖面的分析,给出此次地震砂砾土液化的分布和规模,并通过典型液化场地现场测试和室内试验,获取了地表喷出物与实际液化土类的关系以及液化砂砾土土性特征。分析结果表明,此次地震砂砾土液化真实存在且占主导地位,为此次地震全部液化点的80%～85%。成都地区和德阳地区的液化土层基本上均为砂砾土,分布在5个条形区域,约占此次地震液化总数的75%。绵阳地区地层不均匀性较强,液化土类为砂土、砂砾土混合型,其中砂砾土液化占到该地区液化点的1/3～2/3,约占此次地震液化总数的5%～10%。此次地震中粉砂、细砂占地表喷出物半数以上的现象只是一种表象,地表喷出物与地下实际液化土层的成分差异显著。典型液化场地勘察测试表明,液化场地地层总体较为简单,层序结构基本一致。液化土层中颗粒级配曲线总体平缓,光滑程度差,不均匀系数较大,曲率系数较小,粒径跨度大且存在粒组缺失现象,各场地级配形态差别显著。现有标准贯入试验在砂砾场地上不可行,建议采用超重型动力触探试验,同时现有基于砂土的剪切波速液化判别方法对砂砾土不适用,需另行考虑。

砂砾土液化的剪切波速判别方法

剪切波速也正逐步成为土层液化判别的基本指标之一,但采用现场波速资料得到的砂砾土液化判别方法尚较少见。针对2008年汶川8.0级地震显著的砂砾土液化现象,获取45个场地剪切波速结构,以此提出基于剪切波速的砂砾土液化判别方法;构建相应模型和计算公式,并分析现有2种典型砂土液化剪切波速判别方法对砂砾土的适用性。提出的砂砾土液化剪切波速判别方法由初判和复判组成,初判包括地质年代、埋藏条件和含砾量3个条件;复判模型则由地震烈度、剪切波速基准值、地下水位、砂砾土埋深和和含砾量等5个参数构成,并分别采用归一化方法和优化方法推导出剪切波速基准值以及地下水位和砂砾土埋深的影响系数。砂砾土与砂土属不同土类,相同波速值下二者密实程度不同,现有砂土液化剪切波速判别方法对砂砾土不适用,给出的判别结果明显偏于危险。获取的砂砾土液化资料扩充现有液化数据库内容,提出的砂砾土液化剪切波速判别方法简单明了,回判成功率高,可为工程应用及规范修订提供参考。

德阳松柏村典型液化震害剖析

2008年5月12日中国发生的8.0级汶川大地震中,位于Ⅶ、Ⅷ度交接处的德阳松柏村液化破坏十分明显,喷砂类型丰富,液化伴随大量地裂缝,液化加震现象十分显著,具有典型研究价值。对该村进行了详细的现场测试并与以往液化震害进行了对比分析,结果表明:尽管松柏村地表主要喷出物是中砂和粗砂,但实际液化土与喷出物差别显著,主要为砂砾土液化;以往还没有提出过适于工程应用的砂砾土液化判别方法,而超重型动力触探(DPT)具有设备简单、经济实用、测试数据连续的优点,可作为砂砾土液化预测的核心指标;松柏村大量地裂缝现象不是由次断层造成而是由土层液化引起,而液化产生地裂缝的基本条件为地表较平坦(<3%)以及液化土层水平分布不均匀;液化减震的基本条件为上覆非液化层足够厚且较为密实,但定量评价方法还有待进一步研究。

汶川地震六度区内场地液化问题初步研究

对汶川地震中VI度区内出现液化的场地进行实地调查和勘察。结果表明,以周围非液化场地房屋地震中的表现衡量,这些液化场地的确处于Ⅵ度区,有些比Ⅵ度区还要低。这些VI度区内液化场地,地下水位较高,剪切波速值低,具备液化基本条件,但并没有超出常规范围;其地层中砾石层含量占优,部分夹杂有砂土透镜体,液化土既有细粒土(砂土)液化可能也有砂砾土液化可能。此次地震Ⅵ度区内出现显著液化及液化破坏的现象,与我国现有抗震规范有关条文规定相悖,其机理需要深入研究。

基于动力触探的砾性土液化判别方法通用性研究

动力触探是针对砾性土力学性能评价的一种原位测试技术,具有设备简单、操作方便等优势。分别在成都平原和美国Utah地区选取典型砾性土场地,进行中美联合动力触探和有效锤击能量的测试与标定,结果表明:1在成都平原3个砾性土场地获取了中国超重型动力触探1321个重锤锤击能量记录,锤击能量传递系数的平均值约为90%,标准差为7.7%,锤击数离散性受设备操作方法的影响较大;2在美国钻机上安装中国超重型动力触探标准探头,可以有效穿透选取的试验深度为20 m的砾性土场地,并进行分层、力学性能评价;3在美国Echo dam下游坝基上2个砾性土场地获取了美国动力触探1438个重锤锤击记录,锤击能量传递系数约为74%,标准差为8.7%,锤击数离散性受拉绳、钻杆摩擦力的影响较大;4对锤击数进行能量修正之后,以2008年汶川地震砾性土液化为背景、以动力触探锤击数为基本指标的砾性土液化判别方法,具有国际通用的可行性。

国内外液化砂砾土土性对比分析

砂土液化问题的研究特别是砂土液化的判别目前已经取得了较大的进展,并在国内外现行的规范中充分反映,而砂砾土由于颗粒大、透水性好,普遍认为地震时孔压不至于上升至液化的程度,往往将其划分为非液化土类。通过调查汶川地震砂砾土液化情况以及勘察试验获取其土性资料,对比分析了国内外液化砂砾土的地质背景及土性特征。主要认识为:①以往国内外砂砾土液化实例虽然有限,但已经表明松散-稍密的砂砾土在一定的地震强度下仍有可能发生液化,而2008年汶川地震中的大量砂砾土液化的事实,说明笼统地将砂砾土划归为非液化土类的做法有误;②汶川地震液化砂砾土的颗粒级配范围涵盖了国内外其他地震的颗粒级配,研究汶川地震的砂砾土液化问题具有代表性和普遍性,以此建立的砂砾土液化评价方法在国际上应具有通用性。

砾性土液化评价方法的通用性和可靠性研究

以2008年汶川地震液化震害调查资料为背景,基于操作性和经济性上具有显著优势的中国动力触探试验(DPT)而提出的砾性土液化评价方法,包括砾性土层液化触发条件以及判别公式(CYY公式),理论上已经得到国内外同行的认可,但其通用性和可靠性尚需检验。以5个国家29个历史地震砾性土场地中美联合勘测为基础,研究DPT技术、砾性土层液化触发条件和CYY公式在不同国家、不同地震和不同场地的适用性和可靠性问题,其中,成都平原14个砾性土场地的勘测与数据处理由中方完成,美国、意大利、新西兰、厄瓜多尔等15个砾性土场地的勘测与数据处理由美方Rollins教授主导完成,均为新的测试检验点。结果表明:中国动力触探标准探头在不同国家、不同砾性土场地上测试具有可行性,可以有效穿透20 m的砾性土场地,动探击数可作为砾性土液化评价的核心指标,同时亦可扩展到砾性土层的力学性能评价;不同国家、不同砾性土液化场地上,均存在不排水或排水不畅的埋藏条件,符合砾性土层液化触发条件要求;对动力触探击数进行锤击能量、有效上覆压力等修正后,CYY公式在不同国家、不同地震、不同砾性土液化场地的判别成功率约96%,具有较高可靠性。以2008年汶川地震砾性土液化为背景、以动力触探锤击数为基本指标的砾性土液化评价方法,具有国际通用的可行性。

砾性土液化特性与机理

2008年汶川地震之前,全球历史地震中砾性土液化实例不足10例,远远少于砂土液化的数量和规模,实际地震中砾性土液化的发生较为罕见,必然存在较为严格的发生条件,在土性条件、地震荷载、埋藏条件等均满足时才有可能发生。以2008年汶川地震大量砾性土液化为背景,详细分析了砾性土液化实例的水文与工程地质条件、渗透性能与排水边界条件,选取了典型砾性土液化场地并人工探坑获取砾性土试样,开展了试样直径为150 mm的动三轴和振动台对比试验。结果表明:1橡皮膜嵌入效应可以忽略或者进行有效消除后,相同相对密实度下砾性土、砂土的抗液化强度较为接近;2采用Seed等的孔压计算模型,随着动应力水平的逐渐增大,归一化的砾性土残余孔压比向上突起,增长模型趋向于A型曲线;3全球其他历史地震和2008年汶川地震砾性土液化实例中,基本上存在砾性土渗透系数较低或者排水边界条件受阻的情况;4砾性土符合无黏性散粒土体(包括砂土)发生液化的一般机理解释,但是,砾性土产生孔隙水压力上升、有效应力下降的现象,需要具备两个必要条件:1振动作用足以使砾性土的结构发生破坏而振密或土颗粒压碎,产生的剪应变只有大于门槛剪应变时(约0.02%),孔压才会进一步发展,剪应变只有大于一定程度时(约0.1%),孔压才有可能迅速增长直至达到上覆压力;2只有在不排水条件或排水通道不畅通的条件下,砾性土场地才有可能发生液化。

汶川8.0级地震板桥学校液化震害剖析

2008年汶川8.0级地震中绵竹市板桥镇板桥学校液化破坏具有典型性,通过现场调查、高密度电法测试、波速测试、钻孔、探坑和室内试验等手段,研究了其地裂缝成因,分析了学校教学楼破坏机理以及液化土的特性。结果表明:①地裂缝是由液化而不是由次断层或破裂带引起;②板桥学校较周围房屋建筑震害严重,其破坏不是由于地震时振动惯性力所致,而是由于地基液化直接造成;③地下液化层为3.0～6.1 m的砂砾土,液化土不是地表喷出的细砂,地表喷出物与地下实际液化土差异显著;④以往认为砂砾土不会液化从而选择砂砾层作为持力层这一观点有误,需要重新认识。

CVD金刚石厚膜电加工表面粗糙度分析

由于化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)金刚石厚膜的加工极其困难,本文提出了一种金刚石厚膜精加工的新工艺,即通过掺杂使金刚石膜导电,利用电火花对掺杂金刚石膜进行加工。掺杂后金刚石厚膜电阻率范围达到0.00243-0.0634W×cm,研究了电参数对金刚石厚膜电火花加工表面粗糙度和材料去除速率的影响,结果表明二者都随着峰值电流和脉冲宽度的增大而增大。通过回归计算得出了电火花加工表面粗糙度的经验公式,二元回归分析的相关系数达0.96,证实了经验公式的有效性。

汶川地震砂砾土液化现象及现场确认实验

通过汶川8.0级地震中不同地区、不同烈度的4个典型液化场地宏观现象分析以及现场测试,确认了汶川地震天然砂砾土液化的真实性并初步研究了其特征。结果表明汶川地震中砂砾土液化是真实存在的,4个场地均为砂砾土液化。地表喷出物与实际液化土类差异显著,而上覆非液化层厚度是影响地表是否可能喷出砾石的主要因素。重型动力触探击数是值得推荐的砂砾土液化判别的指标,若采用剪切波速指标则需要将砂砾土进行分类处理,需考虑含砾量、平均粒径等指标的影响。

掺硼CVD金刚石的电加工表面分析

金刚石具有一系列独特的力学、热学、声学、电学、光学和化学性能,在高科技领域具有广阔的应用前景。普通CVD金刚石膜是高度绝缘的,不能采用如电火花等加工导电聚晶金刚石(PCD)的方法和设备对其进行加工。本文通过掺硼实现了金刚石膜的导电,开展了电火花成型和线切割的实验研究,并通过SEM、Raman分析和粗糙度测量对加工后的表面进行了分析。

双轴柔性滚弯机床机械系统的设计

叙述了双轴柔性滚弯技术原理 ,在此基础上介绍了双轴柔性滚弯机床机械系统的设计 ,该机床具有加工精度高、柔性好、经济性强、劳动强度低等特点。

江油火车站典型液化震害分析

2008年5月12日我国四川省发生的8.0级汶川大地震中,江油火车站外表看似完好,但地基沉降、墙体开裂严重,最终不得不废弃,而周围其他建筑物破坏较轻,具有典型研究价值。通过对江油火车站进行钻孔以及现场剪切波速测试,查明了火车站破坏主因、液化主要土类,并对现有液化判别方法进行了检验。结果表明:(1)江油火车站结构振动破坏相对较轻,主要为液化导致地基沉降而最终废弃;(2)江油火车站候车室地表喷出物为粉砂,但实际液化土与喷出物差别显著,主要为砂砾土液化;(3)现有液化判别方法主要基于砂土液化资料,不适用于砂砾土的液化评价,需要研究和发展新的砂砾土液化判别方法。

P型掺杂金刚石厚膜的电火花加工

CVD金刚石具有和天然金刚石相近的一系列独特的力学、热学、声学、电学、光学和化学性能,在航空、航天、国防等高科技领域具有广阔的应用前景。但是,普通CVD金刚石膜是绝缘体,无法直接进行电加工。本文在分析了电火花加工半导体材料去除速率的基础上,通过掺硼对CVD金刚石厚膜进行半导体改性,继而实现了其电火花加工。通过研究,建立了掺硼金刚石厚膜电火花加工去除速率的经验公式。最后,通过Raman和SEM分析对CVD金刚石厚膜的电火花加工机理进行了初步探讨。

岩土工程应用研究型课程的教学实践

我国经济增长速度放缓、高校毕业生就业压力增大,结合岩土工程专业的行业特征与发展趋势,开展应用研究型课程建设与实践训练,将本专业学术前沿与发展、最新研究成果和实践经验等融入课堂教学,着重培养大学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力,使大学生自主学习能力、创新意识、科研能力以及创新实践能力得到了较大程度的提升。