地震作用下滨海岛礁吹填砂地层液化规律及隧道动力响应特性

以厦门地铁3号线工程为依托,通过FLAC 3D软件结合反映混凝土损伤的弹塑性模型建立土-盾构隧道相互作用模型,探究地震作用下吹填砂地层的液化发展规律及盾构隧道动力响应特征。结果表明:在地震荷载作用下,远离盾构隧道处孔隙水压力、有效应力均逐步上升最后趋于稳定,而在盾构隧道附近处有效应力先减小后增大,超孔隙水压力先增大后减小;地震结束时刻管片损伤最大值在拱腰至拱脚之间,但远小于混凝土的破坏限值;地震引起的损伤增量在拱顶与拱底处最小,在拱腰与拱脚附近最大,故拱腰至拱脚处为隧道衬砌结构抗震最不利部分。

某高堆坝尾矿库动力响应及稳定性分析

通过选取两条实测地震波和一条规范谱拟合人工波,采用时程法开展了某高堆坝尾矿库的抗震动力分析,研究了三组不同地震波作用下尾矿库的加速度响应、液化区分布、地震永久变形、坝体动抗滑稳定情况。研究结果表明:地震作用下,该尾矿坝加速度最大值发生在初期坝顶及堆积坝顶、边坡区域,坝体未出现动力响应“鞭鞘效应”;坝体液化区主要出现在沉积滩浅层区域;震后坝体呈现整体震陷,震陷约占坝高的0.18%;坝体在不同地震波作用下,最小安全系数为1.51,均大于规范建议的最小安全系数。通过动力抗震计算分析说明尾矿库的安全满足规范要求,可为类似工程提供参考。

强震作用下深厚砂质覆盖层土坝有效应力动力分析

利用基于Biot的饱和多孔介质理论和砂土多重机构模型的动力分析有限元程序FLIP,对遭受M6.7地震的国外某深厚砂质覆盖层土坝进行有效应力动力分析,研究坝体和地基的动力反应特性及其超静孔隙水压力的分布规律。通过对坝体加速度和永久变形的计算结果与现场实测数据的比较分析,证明两者之间存在一定差异,但计算结果基本上反映坝体加速度与永久变形的实际分布特征,从而说明采用的数值计算方法和本构模型具有一定精度。根据计算结果可以得出:坝体无液化发生;坝底上游浅层地基可能会发生局部液化,但范围较小,可以不进行加固处理;坝趾附近浅层地基可能会发生较大范围的液化,因此须采取相应的抗液化加固措施。

沥青混凝土心墙堆石坝动力有限元分析

采用三维非线性有限元技术,结合某沥青混凝土心墙坝工程,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及沥青混凝土均采用等效非线性粘弹性模型,计算分析了坝体的加速度反应、动位移反应、大坝的地震永久变形、坝体单元的安全系数的分布规律。结果表明:大坝在地震作用下的动力反应发生了明显的变化;坝体顶部发生了较明显的永久变形,地震最大沉陷量为429mm,为坝高的0.42%;大坝的抗震安全系数基本均大于1,坝体的局部抗震安全性基本满足要求,因此坝体在设计地震作用下是满足稳定要求的。

常德—张家界高速公路某大桥桥基砂土液化评价

结合常德—张家界高速公路某大桥桥基工程,在DSD—160型电磁式振动三轴试验仪上,通过往返加荷三轴试验,对饱和砂土进行了液化试验研究,探讨了基于动三轴液化试验结果判断饱和砂土液化的方法。并尝试了这种室内研究—反应分析的液化可能性估计方法与地震剪应力时程相结合的综合判断方法。在该高速公路大桥桥基的饱和砂土液化评价中,采用这种综合判断方法,对大桥桥基砂土液化进行了判断。在判断场地是否液化后,对其液化危害程度进行了等级划分,给出了该工程场地在未来遭受到不同超越概率下的地震作用时发生液化的危害程度,得到了一些有工程实用意义的结果。

深厚砂质覆盖层土坝的弹塑性地震反应分析

由于可液化砂质土应力-应变特性模拟的复杂性及数值计算的不稳定性,深厚砂质覆盖层土坝的弹塑性地震反应分析是土坝抗震研究中的一个尚未完全解决的课题。采用u-p完全耦合的饱和多孔介质有限元分析方法和砂土多重机构弹塑性模型,对遭受M6.7级地震的国外某深厚砂质覆盖层土坝进行弹塑性地震反应分析,研究了坝体和地基的动力反应特性及其超静孔隙水压力产生、扩散和消散的变化规律。结果表明:计算得到的坝体加速度和永久变形与实测值存在一定的差异,但基本上反映了坝体加速度与永久变形的实际分布情况,从而说明采用的本构模型和计算方法具有一定的精度;由于坝体和坝基的超静孔隙水压力较小,且坝体永久变形不大,可以不对坝体和坝基进行加固处理;坝趾附近浅层地基的超静孔隙水压力较大,有可能发生液化,因此,须采取相应的抗液化加固措施。

哈达山工程土坝地震反应三维有限元分析

以哈达山水利枢纽坝址区地震为例,采用三维非线性有限元法建立了土坝和坝基的三维非线性有限元模型,并根据提供的地震动加速度曲线采用动力时程分析法对大坝进行地震反应分析。结果表明,设计地震作用下坝体的加速度、位移和应力反应均小,地震永久变形不明显,约为最大坝高(含坝基覆盖层)的0.10%,整体稳定性满足要求,设计方案合理。

沥青混凝土心墙堆石坝三维地震反应分析

基于沥青混凝土的动力三轴试验资料,建立了相应的动力计算模型。采用三维有效应力动力分析方法,结合即将开工的某沥青混凝土心墙堆石坝,利用TSDA程序计算分析了坝体的加速度、动应力反应和大坝的地震永久变形,并对坝基细砂层在地震过程中的液化问题进行了研究,认为沥青混凝土心墙具有良好的抗震性能,大坝在地震过程中是安全的;坝基砂Ⅲ层可能发生液化,需要进行加固处理,分析结论可供同类工程建设参考。

尾矿坝动力响应仿真分析

尾矿库是矿山正常生产所需的重要设施,必须满足坝体稳定和防洪能力两项最基本要求。地震破坏是影响坝体稳定、造成尾矿库安全事故的重要因素,其对尾矿坝的破坏作用表现在惯性力的直接作用、引起坝体液化和造成的永久变形三个方面。以某尾矿库为例,在非线性静力有限元分析的基础上应进行了尾矿坝动力响应仿真分析。仿真结果表明,该尾矿坝地震加速度反应与动应力反应分布基本合理,地震过程中坝体不会出现液化现象,震后永久变形较小,地震过程中坝坡不会出现动力失稳,满足抗震要求。本文仿真成果可为尾矿库设计与优化提供了有力的理论支持,也为其它项目建设提供借鉴。

某上游式尾矿坝抗震有限元分析

为了分析某上游式尾矿坝的抗震安全性,采用等价黏弹性理论、Seed液化理论和Newmark滑动变形理论,对尾矿坝的地震动位移、加速度、液化区域、坝坡抗震稳定性及地震永久变形进行计算分析。结果表明:尾矿坝在Ⅶ度设防地震作用下,坝体动位移和加速度分布规律合理,其中水平向和竖向动位移极值分别为6.39和0.72 cm,水平向和竖向动加速度极值分别为4.06和2.64 m/s^(2);地震液化区域出现在尾水覆盖的滩面浅表层,未影响到整个坝体;地震时坝坡抗滑稳定安全系数最小值为1.09,地震结束后累计永久变形为11.95 cm。除远离坝坡的浅表层坝体出现小范围液化区外,大坝整体抗震安全性能较好,不会出现重大安全问题。

砂土液化过程中桩—土动力相互作用p-y曲线特性

为了探究液化过程中桩-土-结构动力相互作用规律,本文基于正弦波加载完成桩-土-结构相互作用振动台试验,建立了液化场地桩-土动力相互作用p-y曲线,阐述了液化过程中桩-土动力相互作用p-y曲线特性。结果表明:高频正弦波加载,砂层孔压增长迅速;砂土液化过程中,桩弯矩表现为先增后减的趋势。动力p-y曲线滞回圈在低频加载情况下未软化,在高频加载情况下,动力p-y曲线滞回圈面积增大,且桩侧土反力增加。场地液化后动力p-y曲线呈现出上“凹”形状。本文研究成果可为液化场地桩基设计和工程建设提供参考。

纳子峡面板砂砾石坝地震永久变形有限元分析

针对纳子峡面板砂砾石坝实际情况,采用三维非线性动力有限元法,建立了大坝的三维有限元模型,计算了大坝在设计地震作用下的地震响应。根据面板坝土石料的三轴试验结果,选用坝料的残余应变模式,建立了同时计入残余体应变和残余剪应变的面板砂砾石坝地震永久变形计算模式,应用应变势概念及其相应的整体变形计算方法,计算预测了纳子峡面板坝的地震永久变形,分析了坝体地震永久变形的量值和分布规律。结果表明,大坝在7.5度地震作用下具有较好的抗震能力,其永久变形能够满足工程需要。

地震作用下可液化饱和自由场地动力响应

针对既定埋深条件下的可液化自由场地在地震作用下动力响应问题,基于OpenSEES计算程序和有效应力动力分析方法,通过建立自由可液化饱和场地数值计算模型进行了耦合动力响应分析.计算结果表明:可液化场地β谱曲线卓越平台随埋深的增加而逐渐变窄,场地土层存在典型的高频滤波、低频放大效应;随着土层埋深和土层密实度增加,砂土层内的液化趋势明显减弱;饱和砂土和黏土层在地震作用下会分别发生剪缩效应和循环软化效应,进而使得土体产生不可恢复的残余变形及地表震陷.

尾矿库加高扩容坝体动力反应与抗震性能分析

地震是引起尾矿坝事故的主要原因之一,对尾矿坝抗震性能的准确评估对于预防尾矿坝震害具有重要意义。尾矿坝的抗震性能包括液化可能性、动力稳定性和永久变形3个方面。以云南省狮子山铜矿的大沙河尾矿库加高扩容工程为背景,基于有限元时程分析法,对该尾矿坝在现状条件下、直接加高后和加高中增设排渗措施3种条件下的动力反应和抗震性能进行了计算和分析。结果表明,浸润线对尾矿坝的抗震性能有至关重要的影响。尾矿库加高扩容后,浸润线有明显抬升,在地震作用下会导致下游坡面发生液化,产生较大的永久变形,安全系数降低至规范值以下;采取增设坝体排渗设施后,有效地降低浸润线的埋深,能显著提升坝体抗震性能,使其满足相应抗震设防要求。另外,地震作用下尾矿坝的加速度放大系数相对较小,与坝高并非呈单调关系,这些特点与土石坝有差别。采用滑动位移分析法、等效节点力法和简化弹塑性分析法对尾矿坝的永久变形进行了计算,尽管具体量值和表现形式有明显差别,但均表现出永久变形随总坝高增高而增大、随浸润线降低而减小的趋势。