摘要：中国是世界上遭受地震灾害较严重的国家之一。近年来,灾害性地震给人们的生命财产带来了极大的损失,对重大工程结构开展减震隔震设计成为结构设计中重要的一环。本文将快速多极间接边界元法(FMIBEM)应用到2维地震超材料对地震波的散射模拟,并求解一种周期性隔震材料——岩土复合地震超材料(RSCSM)的隔震效应;在精度验证基础上,对RSCSM的带隙结构及不同单晶胞结构下的隔震效果与带隙范围进行详细的数值分析。结果表明:采用FMIBEM能够有效地处理大型地震超材料对地震波的宽频散射问题;RSCSM能够隔离地震波超低频段隙,方形晶胞结构产生的带隙宽度(0.5~17.0 Hz与54.0~72.0 Hz)涵盖了地震波产生危害的主要频段(0.5~2.0 Hz),隔震效果可达35%以上;改变RSCSM的单晶胞结构会对地震超材料带隙结构产生重要影响。方形晶胞结构产生的带隙约为0.5~17.0 Hz和54.0~72.0 Hz;菱形晶胞结构产生的带隙约为0.5~20.0 Hz;菱形单点晶胞结构产生的带隙约为0.5~16.0 Hz和40.0~57.0 Hz;菱形双点晶胞结构产生的带隙约为0.5~14.0 Hz。硬散射体填充率也会对带隙产生重要影响,相同填充率情况下,四边形晶胞能够产生更宽的带隙,并且能够在更低的填充率情况下产生更好的带隙效果。菱形单点与菱形双点晶胞结构只能在非常高的填充率情况下产生较好的带隙效果。本文研究为地震超材料对地震波散射的模拟提供一种高效方法,研究结论可为地基隔震设计提供科学依据。

摘要：采用一种高精度间接边界积分方程法(IBIEM),开展了山体-断层破碎带-隧道整体模型对地震波的散射作用模拟,考虑了三种影响因素:入射波强度、隧道与断层破碎带间距以及破碎带动力特性,模拟了其对山体表面及隧道地震动力响应的影响。研究结果表明:断层破碎带的存在使得山体-断层破碎带-隧道整体系统内相互作用更加复杂,山体表面位移幅值以及隧道的位移和应力幅值主要呈现放大效应,山体表面断层破裂处破坏异常严重,位移幅值陡增,可达10以上;在衬砌的拱肩、拱脚处的应力集中较为明显,衬砌的顶部和底部应力较小;地震波低频入射时,隧道内外壁应力和位移曲线较平缓,随着入射频率的增大,波的相干效应更加明显,衬砌隧道应力和位移发生空间重分布,出现峰值多段集中现象。

摘要：基于快速边界元方法和三维运动学有限断层模型,对倾滑断层作用下复杂场地地震动进行求解。以三维近断层沉积盆地为例,采用频域内动力格林函数求解散射场的地震动,以频域内地震波的相位变化反映发震断层在时域内的动态破裂过程,突破了确定性震源难以模拟高频地震波散射的瓶颈,通过设计快速边界元方法频域-时域自适应逆变换程序得到时域内地震响应,在频域和时域内皆实现了基于确定性运动学有限震源模型的地震动快速边界元法模拟,量化分析了倾滑断层动态破裂下近场沉积盆地地震动的放大效应,揭示了地震的近断层效应与盆地效应的耦合机制。结果表明:近断层效应和盆地聚焦效应存在明显的耦合作用,显著影响了盆地区域地震动的空间分布,盆地中心点的地震动相较于断层附近输入地震动放大了3.97倍;永久位移随断层距离的增加而衰减;在沉积盆地区域内,地震动持时显著延长,软土沉积对外部输入的速度脉冲有放大作用,出现幅值较大的长周期速度大脉冲;沉积盆地会显著增大近断层强震集中性的分布范围。

摘要：采用高精度间接边界元方法(IBEM)开展了山体-隔震层-隧道的整体响应分析,研究了P波入射下柔性隔震层对高斯形山体内双线隧道地震动响应的减弱作用。在隔震层与围岩之间考虑了碎土的错动滑移,以模拟不完美交界面,并系统讨论了隔震层弹性模量、厚度、P波入射频率等因素对隧道地震动响应的影响。数值模拟结果表明:适当增加隔震层厚度可以显著降低隧道应力,有效提升隔震效果,应力降低幅度约达50%以上,且使得结构受力更为均匀;随着隔震层材料的弹性模量减小,隧道动应力数值明显减小,有效减少了其应力放大区的面积,从而有效避免因地震而导致的衬砌裂缝。

摘要：该研究采用一种高精度间接边界元方法(indirect boundary element method, IBEM),研究了平面SV波入射下地上建筑群-地铁隧道群的动力相互作用问题。研究表明:“建筑群-隧道群”系统存在显著的动力相互作用,其规律与入射波性质、建筑物和隧道数量排布等因素密切相关。通过对比不同建筑物数量对隧道动力响应的影响,能够发现:低频波作用下,建筑物对下穿隧道的动力响应有放大作用,而高频波作用下则会削弱隧道的动力响应,最多可以降低37.5%左右。从频域分析中可以看出:隧道对地震波有较强的屏蔽作用,从而降低了其上建筑群的地震响应。建筑群的存在降低了各个单体建筑的动力响应,但在高频波作用时位于建筑群来波一侧的建筑会产生较大的动力响应。该研究成果可为城市建筑群-地铁隧道群的动力相互作用分析以及地上建筑和地铁隧道的抗震设计提供理论依据。

摘要：基于ABAQUS软件平台,针对浅埋及深埋两种情况,采用数值模拟手段研究了正常固结饱和黏土中倾斜平板锚的抗拔承载力,分析了不同土重条件及锚土接触条件对倾斜锚板抗拔承载特性的影响,揭示了不同工况下倾斜锚板周围土体的流动机制,阐明了埋置深度、土重条件及锚土接触条件对锚板破坏机制的影响。研究结果表明:“锚土分离”条件下,承载力系数随倾斜角度增大逐渐增大,这主要是由于土体剪切破坏面随倾斜角度的增大逐渐增大所致;“锚土黏结”条件下承载力系数随倾斜角度增大逐渐减小,这主要是由于土体的剪切破坏面随倾斜角度增大逐渐减小所致;无论“锚土分离”还是“锚土黏结”,浅埋条件下倾斜角度对承载力的影响均要大于深埋条件。建议了能够预测“锚土黏结”条件下倾斜锚板承载力的表达式,可为正常固结黏土中平板锚的工程设计提供参考。

摘要：流态固化淤泥可用于基坑肥槽、道路路基等浇筑工程,其流动性是保障施工质量的重要因素,但不同液限新拌固化淤泥流动性缺乏系统研究,开展相关研究具有重要实践意义。通过对6种不同液限(w_(L)=27.2%~62.0%)淤泥与固化淤泥开展流动度与黏滞性试验,揭示了固化材料掺量、含水率、液限三因素对淤泥和新拌流态固化淤泥流体流变特性的影响规律,并建立了流动度和黏滞剪切力的计算方法。研究表明:固化材料的掺入使新拌固化淤泥流动性下降明显,但掺入量超过5%后,降低幅度减缓,超过10%后,流动度基本保持不变;初始含水率越大,新拌固化淤泥流动性越好;含水率在w_(L)附近时,固化淤泥流动度变化较小,超出w_(L)一定倍数后,其流动度才明显增大,且w_(L)越小,该数值越大,当含水率超过一定限值后,流动度增速减缓,该限值与土体w_(L)呈正相关关系。在此基础之上,提出了淤泥和新拌淤泥固化土流动程度与淤泥w_(L)间的幂函数关系,建立了不同w_(L)新拌固化淤泥剪切力双曲计算模型。成果可为新拌固化淤泥的设计和施工提供参考。

摘要：为研究土体静止侧压力系数K_(0),基于土的压缩变形特性,设计制作了一种能够测算K_(0)的圆筒模型试验装置,对天津地区浅层砂土进行了一维加卸载压缩试验。采用三维土压力盒测试了各方向土压力,得到了深度分别为20、70、120 cm处土体的三维应力状态。基于比值形式的K_(0)计算公式,揭示了K_(0)在不同深度处的变化规律,进行了同一深度水平方向x和y上K_(0)大小的对比分析。结果表明:经过加载、卸载和稳定3个阶段,不同深度的正应力σ_(x)、σ_(y)和σ_(z)均随测试时间先增大再减小后平稳,其中竖向应力值沿深度增加明显减小;不同深度的K_(0)变化趋势基本一致,加载前期K_(0)突变是合理的,且120 cm处的稳定值满足设计规范要求;加卸载条件下K_(0)值随深度增加而增大,同一深度处K_(0x)和K_(0y)稳定值的差值在0.04~0.07之间,这与轴对称受力条件和土的各向异性相吻合;通过传统经验方法得到的K_(0)值为0.416,处于试验测算得到的K_(0)稳定值范围内;该试验装置结构具有稳定性和系统性,操作简单方便,测试结果准确可靠,研究结果可为各种土的K_(0)研究提供参考。

摘要：基于分段线性差分法,建立了一种饱和⁃非饱和土一维非线性大变形固结模型UCS2。该模型可考虑土体初始饱和度随深度变化,可分析不同地下水位深度的土体大变形固结问题,并编制了Fortran计算程序。采用现有数值解对该模型进行了验证,UCS2模型分别在饱和与非饱和情况下与现有数值解吻合。开展了大变形算例分析,对比了固结前后孔隙比、饱和度、孔隙水压的变化规律,探讨了地下水位深度及非饱和参数对土体固结沉降的影响。

摘要：将间接边界元方法拓展到近断层复杂场地地震动模拟求解,通过建立有限断层二维运动学模型,量化分析了走滑型断层逐次破裂错动下近场沉积谷地地震动放大效应。首先,将断层上、下盘以及沉积谷地分为不同的计算域;其次,在频域内通过利用不同交界面的应力、位移边界条件来建立边界积分方程,离散求解得到虚拟荷载密度,进而得到频域内场地的地震反应,时域结果由傅里叶变换得到;然后,通过与解析解对比验证了该方法的准确性;最后,分析了近断层沉积谷地地震动放大规律;研究了断层上界埋深、断层倾角、沉积谷地断层距以及断层单元的破裂速度等参数变化对场地地震反应的影响。结果表明:沉积谷地对近断层地震动幅值具有明显的放大效应,所分析模型加速度反应谱峰值可放大4.64倍;在沉积谷地内部,地震动持时明显延长,同时会出现幅值更大的长周期速度大脉冲;近断层地震动震害具有典型的集中效应,断层距增大10 km,半空间地表位移衰减大于50%。为近断层复杂场地地震动模拟提供了一种新的有效方法,对近断层复杂场地地震区划和工程结构抗震设计具有重要意义。