深圳典型潜水地层地铁车站基坑降水引起水位变化机理的试验研究

以深圳某地铁车站基坑工程为背景,进行基坑不完整井降水模型试验。结果表明:在降水条件相同的情况下,由于绕渗作用的影响,基坑内降水有效影响深度大于基坑外;由于群井效应的影响,基坑内双井降水有效影响深度大于单井降水;在地连墙深度范围内,基坑外土层中孔隙水压变化值随深度的增加而增大,基坑内不完整井降水引起基坑外降水曲线为"先下凹再上凸"型。基于巴布什金潜水层完整井和不完整井涌水量理论计算公式,推导不完整井降水有效影响深度计算公式。基于模型试验数据,通过曲线拟合得到基坑外降水曲线方程。以实际基坑工程为案例,将采用理论计算公式计算得到的基坑内不完整井降水有效影响深度和基坑外降水曲线与数值模拟结果进行对比,发现有效影响深度误差较小,降水曲线基本吻合,从而验证了理论计算公式的正确性和合理性。

基于活动断层的地表同震变形及对隧道衬砌损伤的影响

根据分层位错理论,以逆断层为例研究断层位错引起的地表同震变形及其影响因素;基于模拟计算不同震源参数组合下的180种地震工况,建立兼顾矩震级、断层倾角和断层埋深的适用于我国川藏地层的地表最大位移估算式;提出1种基于同震变形的隧道位错反应分析方法,并依托成兰铁路某隧道工程建立隧道位错反应分析模型,研究地表同震变形下隧道衬砌的应力应变和损伤分布,以及断层倾角、断层埋深和围岩强度对隧道衬砌损伤的影响程度。结果表明:逆断层作用下,地表同震变形不仅受矩震级影响,来自断层倾角和断层埋深的影响也不可忽略;将发震断层位错引起的同震变形场以位移人工边界形式施加于有限元模型,可以实现位错载荷的精确输入;断层位错作用下,隧道衬砌损伤程度随断层倾角的增大而减小,随断层埋深的减小而增大;对于案例隧道,围岩弹性模量从1.0 GPa增至3.0 GPa时,下盘范围衬砌的拱顶和拱腰达到损伤极限,且损伤向拱底扩展,引起损伤值突变。

基于小波分析的近断层地震动最强速度脉冲识别方法与应用

基于小波分析方法提出一种最强速度脉冲识别算法,该算法考虑了地面运动的三个正交分量,并使用连续小波变换来识别具有最大能量的速度脉冲方向。应用该算法对NGA-Weat 2数据库中6 288条地震动记录进行分析,并与现有的脉冲识别方法的对比可知,该算法扩展了脉冲识别结果。建立脉冲峰值、周期与震级和断层距的统计模型,结果表明:最强速度脉冲的峰值随断层距的增加而减小,随着震级的增大而增大;与垂直或平行断层分量相比,最强速度脉冲分量具有更大的能量和更小的脉冲峰值。对比该模型与Shahi等(2014)的平面内最强速度脉冲模型,该模型的预测值在震级较小时大于Shahi等的模型,随着震级的增大二者差异逐渐减小,这是因为大震级下最强速度脉冲在水平面内所占的比例较大。

跨活断层隧道抗位错精细化分析方法研究

对现有的跨断层隧道抗位错计算方法进行机理研究,分析土体层状构造、断层破裂面上位错分布和错动输入方法导致的计算误差,揭示了现有计算方法的不足。提出一种精细化的断层错动输入方法,该方法从断层尺度出发,考虑土体层状构造的影响,采用层状半无限空间中基于正交化格林函数的传播算法计算土体同震变形场,并将变形场以位移人工边界的形式施加到工程所在的小尺度模型,实现了断层错动的精细化输入。通过对比数值解与Okada解析解,验证了输入方法的准确性。将该方法应用于成兰铁路穿越龙门山断裂带某隧道的三维抗位错分析中,结果表明隧道损伤与震害调研结果相近,可为隧道工程的抗位错分析提供参考。

基于等效零时刻点的水平层状场地黏弹性边界方法研究

针对黏弹性边界下水平层状场地地震动输入中的时间延迟计算问题,提出了水平层状场地的等效零时刻点迭代时间延迟计算方法,并依托斯涅尔方程及地震波在分层界面上的连续性条件推导了人工边界上等效节点力的计算公式,得出了黏弹性边界下的水平层状场地斜入射地震动输入方法。建立两层地层三维有限元计算模型,进行动力响应分析,并将计算结果与理论值进行对比,验证了方法的有效性和实用性。应用方法进行等效节点力计算的过程中,可根据所求目标地震波的具体信息及其所在地层的具体条件直接求解,无需对所求地震波的全部来源依次进行分析,使得公式更为统一,在简化计算的同时保证计算精度及准确性,并拓展了黏弹性边界理论在水平层状场地斜入射地震动上的应用。

基于非因果滤波和零点法的近断层脉冲型地震动识别方法

基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法提取地震动速度时程中的脉冲信号,并以脉冲信号中的极值点数量确定滤波器的截止频率。选取666条速度峰值大于30 cm/s的近断层地震记录作为训练数据,以脉冲信号的相对能量和幅值作为量化指标,给出了单脉冲型和双脉冲型地震动的识别标准;提出了以最显著脉冲信号的持续时间为依据的脉冲周期计算方法。通过与既有方法比较表明:基于Butterworth非因果低通滤波器和零点法的脉冲提取方法的拟合效果较好,可用于提取非对称脉冲信号和双脉冲信号;提出的定量识别标准可以有效地识别单脉冲型和双脉冲型地震动;所提的脉冲周期计算方法可以用于确定单脉冲型和双脉冲型地震动的脉冲周期。

断层面位错不均匀性对地表同震变形的影响研究

对断层面上的位错分布情况进行探讨,基于凹凸体震源模型提出一种考虑断层面上位错不均匀性的新型位错分布模式。该模式基于Somerville理论和经验公式对断层面上的凹凸体分布进行划分,以分析断层错动导致的同震位移场影响。通过求解凹凸体位错分布模式下的同震变形得出地表位移场随凹凸体位置的变化特征,并以1989年Mw6.95级Loma Prieta地震为例,将凹凸体位错分布模式的计算结果与均匀分布和真实分布进行对比,验证了凹凸体分布模式的合理性。最后对不同断层类型下位错分布模式的地表同震变形影响进行分析,揭示了均匀位错分布模式的不足,研究结果可为活动断层危害性评价提供指导。