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《中国地震局工程力学研究所》 2002年
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含水土层中的波传播及土壤液化

崔杰  
【摘要】: 饱水介质中的波传播和砂土液化是地震工程和岩土工程中两个重要的问题。本论文就这些问题做了一些研究工作,内容如下: (1)简要回顾了在不变形介质的前提下二维地下水的波动问题的研究成果。然后在可变形介质的前提下,直接从两相介质动力方程出发,对含水土层中的波动问题进行了研究。编制了可考虑弹塑性、非线性本构关系、剪胀性、刚度退化等各种因素的影响的计算程序。通过计算对各种土壤刚度、渗透条件、边界透水条件、荷载形式、本构关系和不均匀性等情况做了比较研究,发现了一些新规律和新现象。并对它们做了一些讨论和分析。 (2)对不含水土层分层排列、饱水土层分层排列、不含水土层与饱水土层分层交错排列情况下对波传播和地面运动的影响做了一些研究,考虑到土壤的剪胀性、线性和非线性本构关系,刚度退化等因素,编制了可适用上述各种情况和任意多土层(包括含水或不含水、力学性质不同、厚度不同、边界连续条件不同等),在不同基底输入或上边界输入作用下的通用分析程序,通过对相当数量的典型情况进行的分析计算,得到了一些趋势性的认识,特别是对饱水与不含水土层分层交错情况,取得了一些新认识。 (3)基于两相介质理论,提出了一种新的从机制上可更合理地解释砂土液化的数理分析方法。该方法可同时考虑到土—水相互作用,惯性力,水渗流,和各种非线性影响因素在内,把剪胀做为使土—水相互运动的动因,并可同时求解出土、水的运动和应力状态。通过一系列数值计算,分析了剪胀、本构关系、刚度退化、土层厚度、孔隙率、边界条件等对液化的影响,编制了计算程序。 (4)首先介绍了提出Rayleigh波是液化主因的背景,基于宏观震害资料的启示,提出了Rayleigh波可能是造成砂土液化的主要动因的新见解。并用单相介质模型的总应力法,分析了Rayleigh波可能产生的应力大小。进一步,基于两相介质理论的有效应力法,研究了Rayleigh波在饱水介质中的传播情况,给出了Rayleigh方程,分析了饱水介质中产生的应力,并同单相介质模型的结果做了对比,证实了Rayleigh波较S波可产生较大的剪应力和法向应力梯度,从而导致液化的论断。 (5)利用基于剪切波速的砂土液化判别法,提出了一种可考虑剪切波速的随机性和液化及液化危害等级的模糊性的液化和液化危害等级的判别 一 法。讨论了当剪切波速具有随机性时液化的发生概率,进而给出了确定场 地液化和危害程度的发生概率,在此基础上,结合液化和液化危害程度 (等级)的模糊性,利用模糊事件的概率分析方法,提出了可同时考虑随 机性和模糊性场地液化和液化危害性的发生概率的计算方法。 比)通过应用 Seed提出的自由场地液化分析方法和 Meek,Wolf等人提 出的锥体动力学模型,提出了一种可用于分析结构物地基液化的简化分析 方法,并用有限元分析法做了对比分析,结果符合的很好。同时,还提出 I一种可分析结构物地基沉降的分析方法,该法把沉降分为三个部分, 即:(1)由于地震循环剪切荷载产生的体积压缩而产生的沉降;(2)由于地 震的动剪形变产生的沉降;(3)由于土壤模量软化和重力产生的沉降。上 述用于分析液化和沉降的简化方法便于计算,物理意义明确,具有一定的 工程上可接受的精度,有明显的实用价值。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TU435

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李立云;杜修力;;饱和多孔介质散射问题中局部地形影响的显式数值分析法[J];北京工业大学学报;2008年09期
2 杜修力;李立云;;饱和多孔介质近场波动分析的一种黏弹性人工边界[J];地球物理学报;2008年02期
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1 贺向丽;高混凝土坝抗震分析中远域能量逸散时域模拟方法研究[D];河海大学;2006年
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1 王晓华;辽西风积砂土振动液化的试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 范基春;粉砂土液化特性试验研究[D];东北林业大学;2011年
3 罗强;饱和粉土动力特性试验研究[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
4 杨德龙;饱水介质中的Rayleigh波传播及地下水研究[D];中国地震局工程力学研究所;2006年
5 贺建超;液压振动桩锤沉桩能力及调频调距液压控制系统研究[D];中南大学;2011年
【参考文献】
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【共引文献】
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7 郭小东;田杰;王威;王志涛;马东辉;;基于GA-SVR的建筑物液化震陷预测方法[J];北京工业大学学报;2011年06期
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9 刘殿魁,林宏;浅埋的圆柱形孔洞对SH波的散射与地震动[J];爆炸与冲击;2003年01期
10 缪旭弘;钱德进;姚熊亮;黄超;;基于ABAQUS声固耦合法的水下结构声辐射研究[J];船舶力学;2009年02期
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2 杨正权;刘小生;赵剑明;赵军强;陈宁;刘启旺;;深厚覆盖层场地地震反应分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 林敏;张平之;黄国辉;;铁路顶管施工中的线路加固问题的研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
4 夏唐代;姚云龙;刘瑜;许军平;;无限大双层平板中Lamb波频散特性分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 杨光华;;岩土材料不符合Drucker公设的一个证明[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
6 王维铭;袁晓铭;陈龙伟;曹振中;;汶川地震绵阳地区液化特征[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
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8 金华;;某工程场地地震工程地质的研究[A];全国第三次工程地质大会论文选集(下卷)[C];1988年
9 陈厚群;;坝址地震动输入机制探讨[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
10 胡晓;邢国良;张艳红;张翠然;;根据混凝土大坝动态特性的变化评价坝的损伤[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
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1 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 郜新军;地震及列车竖向荷载作用下大跨桥梁动力响应分析研究[D];北京交通大学;2011年
3 武成浩;基于桩土共同作用理论的高层结构地震反应分析与抗震性能评估方法研究[D];北京交通大学;2010年
4 唐晖;地震波动数值模拟及稳定性研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
5 林宇亮;岩土构筑物抗震动力特性及地震动土压力研究[D];中南大学;2011年
6 王鹏;弹性波作用下饱和地基中圆形基础的振动特性分析[D];浙江大学;2011年
7 唐亮;液化场地桩—土动力相互作用p-y曲线模型研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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9 王富强;自然排水条件下砂土液化变形规律与本构模型研究[D];清华大学;2010年
10 马立秋;爆炸荷载下城市浅埋隧道动力离心模型试验和数值研究[D];清华大学;2010年
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1 吴淼男;双相介质中导波问题研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 张昊;半潜平台波浪绕射的三维时域计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 巩朝;拱梁组合体系桥梁的地震反应分析[D];长沙理工大学;2010年
4 武宇琼;水轮机导水机构双列叶栅流动数值模拟及振动特性分析[D];昆明理工大学;2010年
5 李悦;地震导致的井—含水层系统应变与地下水位变化关系研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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7 秦波;基于Rayleigh波理论的地基土动参数反演[D];北京交通大学;2011年
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9 朱伟伟;独塔斜拉桥地震反应分析与减震设计研究[D];武汉理工大学;2011年
10 陈崇茂;土石坝料的变参数R-O模型及其热力学解释[D];大连理工大学;2011年
【同被引文献】
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2 李亮;杜修力;赵成刚;李立云;;两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的显式有限元方法[J];北京工业大学学报;2006年09期
3 窦兴旺,林义兴,夏颂佑,许百立;深覆盖层上高堆石坝的振动台试验研究[J];长江科学院院报;1999年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王进廷;高混凝土坝—可压缩库水—淤砂—地基系统地震反应分析研究[D];中国水利水电科学研究院;2001年
2 李建波;结构-地基动力相互作用的时域数值分析方法研究[D];大连理工大学;2005年
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1 刘指先;四轴液压振动桩锤的同步特性及其控制研究[D];中南大学;2011年
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6 胡小江;新型液压打桩锤研究[D];西安建筑科技大学;2004年
7 刘伟;液压振动沉桩机沉桩机理及其振幅和频率调节系统研究[D];中南大学;2004年
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9 魏楠;饱和地基高频振动特性的数值分析与试验研究[D];上海交通大学;2008年
【二级引证文献】
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1 李立云;杜修力;;饱和多孔介质散射问题中局部地形影响的显式数值分析法[J];北京工业大学学报;2008年09期
2 李伟华;刘清华;赵成刚;;饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法[J];地球物理学报;2010年10期
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5 高智能;卓卫东;谷音;;地铁地下结构抗震研究现状[J];福州大学学报(自然科学版);2013年04期
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7 罗强;;饱和砂土地震液化研究现状[J];攀枝花学院学报;2008年03期
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10 陈灯红;彭刚;姚艳华;张微微;;地震波时域数值优化研究及应用[J];世界地震工程;2008年04期
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1 郜新军;地震及列车竖向荷载作用下大跨桥梁动力响应分析研究[D];北京交通大学;2011年
2 伍曾;能量法在车辆—轨道系统垂向振动分析中的应用[D];西南交通大学;2011年
3 赵密;近场波动有限元模拟的应力型时域人工边界条件及其应用[D];北京工业大学;2009年
4 李永波;考虑冻土—桩动力相互作用的长大桥梁地震响应分析[D];北京交通大学;2013年
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1 姚军;地铁地下结构地震响应分析[D];浙江工业大学;2010年
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9 王胜开;基于固液相耦合理论的矿山井下泥石流液化机理研究及无量纲分析[D];武汉科技大学;2009年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 唐秋玲;;Rayleigh信道中PPM方案的优化仿真研究[J];科技资讯;2007年26期
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3 赵开春;褚金奎;姚弘轶;张强;王体昌;;Rayleigh大气天空光偏振分布仿真与预测[A];第四届中国软件工程大会论文集[C];2007年
4 JOS BADAL;;Love and Rayleigh Wave Tomography of the Qinghai-Tibet Plateau and Surrounding Areas[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
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6 李永华;;用Rayleigh面波反演研究华北克拉通壳幔结构[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
7 李欣;刘文学;靳平;;中国新疆及邻域Rayleigh波群速度分布及地壳上地幔S波速度结构[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
8 张喜;楼梦麟;林巧;;多维地震下双塔楼结构框架梁行波效应分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
9 ;Three-Dimensional Wave-Field Simulation in Heterogeneous Transversely Isotropic Medium with Irregular Free Surface[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
10 ;Structure of the crust and uppermost mantle of the Yanshan Belt and adjacent regions at the northeastern boundary of the North China Craton from Rayleigh Wave Dispersion Analysis[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
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3 寿旋;重力对分层和连续不均匀介质中Rayleigh波的影响[D];浙江大学;2010年
4 欧阳玉清;圆柱腔内Rayleigh-Bénard对流型态多样性及流型演变的三维数值模拟[D];重庆大学;2012年
5 李炳威;径深比为2的圆柱腔内具有正浮力比的双组分溶液Rayleigh-Bénard对流三维数值模拟[D];重庆大学;2013年
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