地震作用下黄土暗穴的稳定性
地震作用下黑方台黄土滑坡稳定性分析及治理措施
岩段 3 5 。 ~5 0 。 ) , 高度 最 大 , 黄土 分 布厚 度 为 5 0 ~5 5
m. 斜 坡 前 缘 空 间狭 窄 , 坡脚与公路相邻 , 路 面 宽 度 为 7 ~1 0 m. 滑 坡所 在地 带 的地 震 动 加 速 度 峰 值 为 0 . 1 0 g , 动力反 应谱 特征 周期 为 0 . 4 5 s , 地震 基 本 烈 度 为 Ⅶ度. 另外 , 这里 交通 繁忙 、 来往 行 人较 多 , 一 旦 发 生滑 坡 , 将 造成 严 重 的灾 害 . 所 以分析 该滑 坡在 地 震 作用 下 的稳定 性 , 对保证 该 区域安 全 意义重 大 . 该 滑坡 主要 土层 组成 为 : ①马 兰 黄土 , 厚 3 0 m, 垂 直裂 隙发 育 ; ②离石黄土, 厚 1 8 m, 颜 色较 深 ; ③ 亚粘土, 该层较薄, 厚约 5 m; ④卵石层 , 厚约 5 m;
下该 黄 土滑 坡在加 固前后 的稳 定性进 行计 算分 析 .
收 稿 日期 : 2 O l 2 一l 1 —1 2
基金项 目: 长 江 学 者 和 创 新 团 队 发 展计 划 资 助项 目( I RT1 1 3 9 ) 作者简介 : 马学宁( 1 9 7 4 一) , 男, 博士 , 副教授, 研 究方 向 : 岩 土工 程
普 法进 行 了分析 计算. 计 算结 果表 明 : 该 滑坡 在采 取 工程 加 固措 施 整 治前 , 在 地 震作 用下 处 于 不稳 定 状
态, 需进 行整 治 , 结合 工程 地质 条件 , 提 出采 用排 水和 抗 滑桩 的 整 治方案 , 并计 算得 出在 地震 作 用下整 治
降雨条件下裂隙黄土边坡稳定性分析研究
降雨条件下裂隙黄土边坡稳定性分析研究降雨条件下裂隙黄土边坡稳定性分析研究黄土是一种常见的岩土材料,在边坡工程中广泛应用。
然而,由于其特殊的物理和力学性质,黄土边坡存在着较大的稳定性问题,特别是在降雨条件下。
本文将对降雨条件下裂隙黄土边坡的稳定性进行分析研究。
首先,我们来了解一下裂隙黄土的特点。
裂隙黄土是指在地震、降雨等外力作用下形成的黄土裂隙。
由于裂隙的存在,黄土的物理、力学性质发生了明显变化,导致边坡的稳定性下降。
因此,对裂隙黄土进行研究对于边坡工程的设计和施工至关重要。
在降雨条件下,黄土边坡的稳定性受多种因素影响。
首先是降雨量的大小和时长。
大雨和长时间的连续雨水会导致黄土的饱和,使得黄土体的孔隙水压力增大,黄土的强度明显降低。
此外,降雨还会引起地表径流和渗流,增加了边坡的上浸。
上浸会进一步增大黄土体的饱和度,加剧边坡的稳定性问题。
其次,黄土中存在的裂隙对边坡的稳定性也有重要影响。
裂隙会导致边坡的非均质性增大,黄土的强度和稳定性都会明显下降。
此外,裂隙还会导致黄土体的变形不均匀,增加了边坡滑移的可能性。
在降雨条件下,黄土体的孔隙水会通过裂隙渗透到边坡内部,增加水分对黄土体强度的影响,进一步加剧边坡的稳定性问题。
针对上述问题,本文提出了一种裂隙黄土边坡的稳定性分析方法。
首先,通过野外调查和室内试验,获得裂隙黄土的物理和力学性质参数。
然后,构建裂隙黄土边坡的数值模型,并考虑降雨条件下的水分运移和裂隙水压变化。
利用数值模拟方法,分析裂隙黄土边坡在不同降雨条件下的稳定性。
在研究中,我们发现降雨条件下裂隙黄土边坡的稳定性与降雨量、裂隙的大小和分布、裂隙的连通程度等因素密切相关。
当降雨量较大、裂隙较多且连通性较强时,边坡的稳定性明显下降。
此外,裂隙黄土边坡的稳定性还与黄土的粘聚力、内摩擦角等物理参数有关。
提高黄土的强度和改善裂隙的连通性可以有效提升边坡的稳定性。
综上所述,降雨条件下裂隙黄土边坡的稳定性受到多种因素的影响。
《中国公路学报》2006年(第19卷)总目次
公路 排水 系统设计 参数研 究 … …… ……… …… …… ……… … ………… ……… …… …… …… 谈 至 明( ~7 2 )
黄土地 区公 路暗穴 顶板 临界厚 度 的确定 方法 ……… ……… …… … 孙 萍 , 彭建兵 , 范 文 , 陈志新 ( 1 ) 2 2 含裂缝 沥青 混凝 土路面 的粘 弹性 断裂 分析… … ……… …… …… ……… …… 黄 志 义, 王金 昌, 朱向 荣( 1 ) 2 8 沥青碎 石 混合料 动力变 形特 性研 究 …… …… …… ………… … ………… …… …… … 解 晓光 , 王哲人 (— 2 ) 2 4 再 生 沥青混合 料疲 劳性 能试验 研 究 ……… …… …… ……… …… ……… ……… …… 张志 祥 , 吴建浩 ( 3 ) 2 1 焦料 表面纹 理测量 的试 验设计 … … ……… …… ……… …… 陈 国明 , 忆秋 , 谭 王哲人 , 刘丽 华 , 马惠 萍(— 3 ) 2 6 冻土 路基温 度场 、 变形 场和应 力场 的耦 合分 析 ……… …… …… ………… …… 李 宁 , 徐 彬 , 陈飞 熊( 1 3 ) 成层 非均质 地基 一维 固结方 程半 解析 求解 … …… ……… …… ………… … … 夏建 中, 江 雯 , 康和 ( 8 谢 3 ) 管桩 加 固软 土路 基桩 土应 力现场 试验 …… …… …… ……… 陈小庭 , 夏元 友 , 瑞 , 旭 阳, 芮 夏 冯仲仁 ( 1 ) 3 2 泥石 流两 相冲击 力及 冲击 时间计 算方 法 …… ……… …… …… ……… …… ……… … 陈洪凯 , 红梅 (- i ) 唐 3 9 磨细 矿渣 改・ 细水 泥修 补微裂 缝 的・ … ……… … ………… ……… …… 王晓 飞 , 陛超 陛能 中爱 琴, 朱建辉 (… 2 ) 3 一 4 S S改・ B 陛沥青 剪切 发育 过程 的动 态力学 热分析 … …… ……… …… ……… … 袁 燕 , 云 , 肖宁( 2 ) 肖 张 3 9 三维 GI S与公路 C D的集 成 ……… ……… …… …… ……… …… ……… … 朱 庆 , A 昊 波 , 钟 正( — 1 4 )
黄土崩塌影响因素及稳定性分析
黄土的另一特征为湿陷性。黄土层由于地面的不平整,汇
可分为3个阶段,即潜在崩塌体形成阶段、潜在崩塌体蠕动位移 水量及水的滞留时间不同以及渗透系数的差异,在水流下浸、
阶段、突然崩落阶段。根据崩塌发展模式将崩塌分为倾倒式崩 侧浸或上浸的情况下,渗透使得下方黄土体湿陷下陷后,上部
塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌、错断式崩塌。通 土体的支撑力下降,上下层间形成空隙。从而上方的非浸湿土
1.倾倒式崩塌稳定性检算
离母体,堆积在坡脚的现象,若威胁到人们生命财产安全,则
倾倒式崩塌的受力分析如图1所示。不稳定岩体的上下各部
称为黄土崩塌灾害。崩塌和滑坡比较有四个显著特点:崩塌运 分和稳定岩体之间均有裂隙分开。一旦发生倾倒,将以某点为
动速度快;崩塌体运动不依附固定的面或带;崩塌体在运动过 转点发生转动。在稳定性检算时,应考虑各种可能的附加力的
程中有翻倒、坠落、撞击、弹射等运动形式,其整体性遭到完 最不利组合。在雨季,张开裂缝可能为暴雨充满,应考虑静水
全破坏;垂直位移大于水平位移。
压力;如果不考虑其它力,则崩塌体的抗倾覆稳定性系数K可
二、黄土崩塌影响因素
1.地形地貌条件
按下式计算:
2a
黄土地形地貌主要表现在边坡坡形、坡度和坡高3个方面,
h
丝路建设
国内刊号 CN61-1499/C
65
式中,β为不稳定结构面的倾角;Φ为内摩擦角;c为粘聚
力;l为崩塌体长度;h为崩塌体高度。
3.鼓胀式崩塌稳定性检算
这类崩塌体下部较厚的软弱岩层常为断层破碎带,风化破
碎岩体及黄土等。在水的作用下,这些软弱岩层先行软化,在
上部岩体压力作用下,如果压应力大于软弱岩层的无侧限抗压
黄土崩塌影响因素及稳定性分析
黄土崩塌影响因素及稳定性分析作者:凌鑫来源:《新丝路(下旬)》2018年第05期摘要:黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害,威胁着人类生产生活的安全。
基于前人研究,综合分析黄土崩塌灾害特征,确定黄土崩塌影响因素及影响范围。
黄土崩塌发育过程可分为3个阶段,即潜在崩塌体形成阶段、潜在崩塌体蠕动位移阶段、突然崩落阶段。
根据崩塌发展模式将崩塌分为倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌、错断式崩塌。
通过对比不同类型崩塌,建立崩塌的稳定性判据,实现对黄土崩塌的稳定性评价,得到崩塌的稳定性检算公式及步骤。
研究结果为解释黄土崩塌形成、稳定性判据及确定建设项目安全距离提供理论依据。
关键词:黄土崩塌;滑移;机理;影响范围一、黄土崩塌灾害的特征黄土崩塌是指陡立的黄土斜坡部分土体,以突然的方式脱离母体,堆积在坡脚的现象,若威胁到人们生命财产安全,则称为黄土崩塌灾害。
崩塌和滑坡比较有四个显著特点:崩塌运动速度快;崩塌体运动不依附固定的面或带;崩塌体在运动过程中有翻倒、坠落、撞击、弹射等运动形式,其整体性遭到完全破坏;垂直位移大于水平位移。
二、黄土崩塌影响因素1.地形地貌条件黄土地形地貌主要表现在边坡坡形、坡度和坡高3个方面,其中陡峻的斜坡地形是形成黄土崩塌的必要条件。
黄土斜坡坡面形态可以划分为4个基本类型,即凸型、阶梯型、直线型和凹型。
2.降雨与黄土崩塌的关系崩塌的发生多伴随着淋雨或暴雨,并且呈现出滞后效应。
降雨的集中性造成大量雨水渗入黄土体中的孔隙、节理、裂缝中,形成水压力,软化斜坡土体,降低土体强度,同时导致坡体自重增加,增大崩塌力。
当水流进入黄土中的结构面或者软弱面,在水流的润滑和软化作用下,黄土体沿着结构面或者软弱面滑移和挤出形成崩塌。
边坡黄土地层由于其湿陷性可以形成陷穴,或由于发育在黄土边坡中的黄土暗穴在破坏后也会在地表形成陷穴,对原本完整的黄土陡坎边缘具有竖向劈开作用,因而可造成陡坎边缘崩塌。
另外,黄土边坡边缘的陡坎上容易形成水涮窝,其形成及破坏过程中均易形成崩塌。
黄土变形特性对山体安全稳定性影响分析
黄土变形特性对山体安全稳定性影响分析概述:黄土作为一种特殊的土体,在山体工程中占据着重要地位。
黄土广泛分布于我国西北地区以及其他一些地区,其具有较高的液塑性指标,容易发生变形。
本文将对黄土的变形特性进行详细分析,并探讨它对山体的安全稳定性产生的影响。
1. 黄土的物理特性黄土是一种被水分所侵蚀并沉积形成的松散土体,含水量高且颗粒直径较小。
黄土的细颗粒结构导致了其较高的液塑性指标,易受水分的影响而发生塑性变形。
此外,黄土的孔隙结构复杂,渗透性差,导致其在遭受较大荷载作用下容易发生孔隙水压力的变化。
2. 黄土的变形特性2.1 塑性变形:黄土在受到外力作用时,由于其较高的液塑性指标,容易发生塑性变形。
这种塑性变形主要表现为挤压变形和剪切变形。
挤压变形是指黄土在承受垂直载荷时,由于体积收缩而发生的水平挤压变形;剪切变形是指黄土在受到剪切力作用时,发生的形变。
2.2 干缩与湿润膨胀:黄土容易受到水分的影响,干燥时会发生干缩,湿润时会发生湿润膨胀。
这种变形特性主要受到黄土中黏土颗粒的吸附性水分与游离性水分之间的相互作用的影响。
3. 黄土对山体安全稳定性的影响3.1 山体滑坡:黄土的塑性变形和湿润膨胀特性对山体滑坡起着重要的影响。
在降雨或地震等外力作用下,黄土中的水分迅速增加,导致土体饱和度增加,进而引发滑坡事故。
另外,黄土的塑性变形使得山体的稳定性降低,增加了滑坡的发生概率。
3.2 山体崩塌:黄土的液塑性和塑性变形特性会使山体变得松散,从而减弱其自重的承载能力。
当山体遭受水分侵蚀或水力载荷作用时,黄土易发生流变现象,导致山体崩塌。
因此,黄土对山体的安全稳定性具有重要影响。
3.3 施工困难:黄土在工程施工中的变形特性会增加施工的困难度。
由于黄土具有自重大、湿润性强、液塑性指标高等特点,施工过程中会导致土方工程的沉降、挤压、位移等问题,给施工安全稳定性带来挑战。
4. 黄土变形特性的监测与预防4.1 监测手段:对于黄土变形特性的监测,可以采用地面测量、遥感技术、监测设备等多种手段。
地震作用下多级黄土边坡稳定性分析
地震作用下多级黄土边坡稳定性分析地震作用下多级黄土边坡稳定性分析引言:黄土地广泛分布于中国西北地区,具有层状结构和发育特点,多级黄土边坡在地震作用下的稳定性问题一直备受关注。
地震是导致边坡破坏的主要因素之一,因此对多级黄土边坡在地震作用下的稳定性进行深入分析具有重要意义,能够为防止地震灾害提供理论依据。
一、多级黄土边坡的结构特点多级黄土边坡的结构相对复杂,一般由多个黄土层组成,层间由较弱的夹层粘土质土层分隔。
其稳定性主要受到自重、地震作用、强水作用等因素的共同影响。
二、地震作用对多级黄土边坡的影响地震作用引起的振动会导致多级黄土边坡土体发生变形和破坏,主要表现为土体的流动、变形等现象。
地震作用产生的惯性力和动水压力会增加边坡的不稳定性。
三、地震作用下多级黄土边坡的稳定性分析方法1. 土体动力学模型:通过建立地震作用下多级黄土边坡的土体动力模型,可以计算边坡在地震作用下受到的惯性力和动水压力。
2. 工程实例分析:选取现有的多级黄土边坡工程实例,对其在地震发生时的稳定性进行分析,研究地震作用对边坡的影响。
3. 数值模拟分析:借助现代地震工程软件,进行多级黄土边坡地震响应的数值模拟分析,通过模拟地震作用下的边坡变形,预测边坡的稳定性。
四、多级黄土边坡的抗震设计措施1. 强化土体稳定性:采取增加边坡稳定性的措施,如设置加固钢筋、注浆加固等。
2. 减小地震引起的振动幅值:通过减小地震动力对边坡的影响,如合理选择边坡的地理位置、采取降振措施等。
3. 设计合理的排水系统:合理设计排水系统,减小地震引起的动水压力对边坡稳定性的影响。
五、案例分析以某地为例,选取一座多级黄土边坡工程实例进行分析。
通过数值模拟分析,研究地震作用对边坡的稳定性影响,进而提出合理的抗震设计方案。
六、结论地震作用对多级黄土边坡的稳定性具有重要影响。
只有通过深入分析多级黄土边坡在地震作用下的稳定性,才能制定出科学合理的抗震设计措施。
这对于地震地区的黄土地工程建设和地震防灾具有重要意义。
黄土地基工程地质问题及治理设计措施
黄土地基工程地质问题及治理设计措施关键词:黄土地基工程地质问题地基处理1.概论黄土地基的工程地质问题大部分是由于黄土的湿陷性造成的,所以研究黄土地基的工程地质问题主要是研究黄土的湿陷性。
湿陷性黄土在我国分布较广,处理不当,会造成无法继续施工或严重的工程事故。
湿陷性黄土的湿陷变形是影响地基稳定性的一个重要因素。
此外还有黄土的压缩性、地震液化等工程地质问题。
下面我们从黄土的湿陷性、地基承载特征入手,分析黄土湿陷变形的机理及其一般处理方法。
2.黄土地基的工程地质问题黄土地基的工程地质问题很多,它与一般地基的工程地质问题相比既有共性,又有特殊性。
主要而常见的工程地质问题主要有黄土的湿陷性、压缩性、地震液化。
2.1 湿陷性黄土湿陷性黄土孔隙率较大,又称大孔土。
其特点是在上覆土自重应力或在上覆土自重应力及附加应力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉。
黄土的湿陷过程,是土粒间充填物中能溶解物质被水溶解流失、颗粒间的粘结力降低、土粒彼此错位移动靠紧、土颗粒重新排列、土中孔隙减小、土体压密、体积减小的过程。
黄土的湿陷性十分复杂,与土层埋深、干密度及压力有着密切的关系。
2.2 黄土的压缩性黄土在天然为状态下,因其含水量低,一般具有较高的强度,沉陷量较小,其压缩性与普通的低压缩性粘性土没有多在的区别,但黄土的抗水能力很差,随压力和湿度的不同,黄土的湿陷性和压缩性可以互相转化。
有些浅层自重湿陷性黄土在近期浇灌条件下,含水量逐渐升高至使湿陷性减弱而压缩性增大,使之处于一种结构即将破坏的临界状态,微量增湿或不大的增压都会产生较大的变形。
2.3 地震液化黄土是一种高易损性的特殊土,在地震荷载作用下它极易产生液化、滑坡和震陷等灾害。
饱和黄土甚至高含水率的黄土也具有很大的液化势和流态破坏势。
当黄土层中的含水率较高时,在一定强度的地震作用下会发生液化或流动,它可引起建筑物地基的失稳,对人类生命和财产造成损害。
因此,预测饱和黄土在设计地震动的作用下是否会液化,对于工程地基和土工结构物抗震设计中有效预防地震液化造成的危害是十分重要的[1]。
黄陵县田庄镇安沟村黄土崩塌稳定性分析
黄陵县田庄镇安沟村黄土崩塌稳定性分析摘要:对黄陵县田庄镇安沟村黄土崩塌发育特征进行了调查,分析了该崩塌形成条件和诱发因素,通过定性分析和定量分析,评价了该崩塌的稳定性,提出了治理方案。
关键字:黄土崩塌;定性分析;稳定系数1 崩塌概况黄陵县田庄镇安沟村黄土崩塌位于田庄镇安沟村,位置坐标东经109°22′2″、北纬35°34′56″。
该崩塌属黄陵县监测的在册地质灾害隐患点,属小型黄土崩塌。
该崩塌处于黄土残塬与河谷的过渡区,受流水冲蚀及村民早期削坡建窑影响形成陡立边坡,在强降水等不利条件下斜坡易失稳致灾,影响范围内威胁坡脚8户24人21间房屋和坡顶约10亩耕地,潜在经济损失较大。
通过对该崩塌发育特征调查,对其稳定性进行了分析评价,并提出了防治建议。
2 地质环境条件2.1 地形地貌崩塌区地处黄土残塬地貌区,微地貌单元属黄土残塬与洛河谷底过渡的斜坡地带,黄土残塬塬面四周沟谷环绕,现代沟谷溯源侵蚀活跃,不断从四周蚕食塬面,致使塬边支离破碎。
崩塌区黄土覆盖厚度大,植被茂密,地势总体北、西部高,南、东部低,崩塌斜坡陡峭近直立,高度约7~14m。
2.2 地层岩性崩塌区主要出露第四系上更新统黄土和第四系全新统冲积层,分述如下:(1)上更新统黄土(Q3eol):浅黄色,稍湿,岩性以黄色粉土为主,结构疏松,质地均一,具大孔隙,垂直节理发育,多虫孔,无层理,富含植物根系及少量蜗牛化石,具有湿陷性。
主要分布于崩塌所在斜坡的上部,厚度一般7~10m。
(2)全新统冲积层(Q4al):上部为可塑粘土和粉质黏土、粉土,浅黄色,稍湿,结构疏松,无层理。
下部为砂卵石层,卵石成分复杂,主要为砂岩及泥岩。
卵石磨圆好,粒径一般2~15cm,少数漂石可达数十厘米。
该层厚7~10m。
主要分布于崩塌所在斜坡坡脚支沟中。
3 崩塌体基本特征及形成机理3.1 崩塌分布、类型及形态特征该崩塌位于村民房屋院后斜坡,为凸型坡,斜坡断面呈折线形,可分为上下两段,上段为平缓黄土塬面,向东倾斜;下段为黄土陡坎,坡度约83°,局部直立形成危岩体,坡面黄土裸露,为崩塌发育母体。
地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析
地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析地震作用下考虑细观结构特性的黄土斜坡稳定性分析地震是地球内部能量释放的一种自然现象,它对地壳产生剧烈的震动,对人类的生产和生活带来了巨大影响。
而黄土斜坡作为一种常见的工程地质问题,其在地震中的稳定性分析尤为重要。
本文将从细观结构特性的角度出发,对地震作用下的黄土斜坡稳定性进行分析。
黄土是一种由粘土矿物、石英和长石等颗粒组成的土壤,其颗粒结构呈现出孔隙结构疏松、颗粒间连接性差的特点。
这种结构特性使黄土在地震作用下易发生液化,使得斜坡稳定性受到极大影响。
因此,细观结构特性的研究能够更好地理解黄土在地震中的力学行为。
首先,对黄土的细观结构进行分析。
黄土颗粒之间存在部分均质或非均质接触,这种接触状态对于土壤的力学性质起着至关重要的作用。
在地震波作用下,震动会导致颗粒之间的微小应力变化,进而引发黄土内部颗粒的重新排列。
这导致黄土的孔隙度和排水性能发生改变,从而影响了其稳定性。
其次,考虑黄土的微观结构对地震作用下斜坡稳定性的影响。
由于黄土颗粒结构疏松,其孔隙度和排水性能在地震中容易发生变化。
在地震发生时,颗粒之间的接触状态会发生改变,导致黄土的内摩擦角和抗剪强度变化。
此外,震动还会引发黄土孔隙水的流动,造成黄土液化现象。
正是基于以上细观结构特性的变化,我们可以对黄土斜坡在地震作用下的稳定性进行分析。
在评估斜坡稳定性时,我们需要考虑地震荷载的大小和作用方向,以及黄土内部颗粒间接触状态的改变。
通过数值模拟或物理试验,可以模拟地震时黄土内部的应力变化和孔隙水流动状况,进而对斜坡的稳定性进行评估。
此外,为了增强黄土斜坡的稳定性,可以采取一些有效的工程措施。
例如,在斜坡表面设置防护措施,如铺设石笼网或喷涂防护材料,来增加斜坡的抗震能力;另外,可以采取加固措施,如钢筋混凝土墙等,来提高斜坡的整体强度和稳定性。
综上所述,黄土斜坡在地震作用下的稳定性分析需要考虑细观结构特性的变化。
地震对地下岩层稳定性的影响
地震对地下岩层稳定性的影响地震是一种自然现象,源自于地壳板块运动引起的震动。
地震的发生对地下岩层稳定性产生一定的影响,这既是因为地震本身所带来的地质效应,也与地震引发的次生效应有关。
本文将探讨地震对地下岩层稳定性的影响及其机制。
地震会引起地下岩层的破裂和移位,从而导致岩石的变形和破碎。
首先,地震能量的释放会导致地壳板块的错动,造成岩层之间的断裂和位移。
这种断裂和位移会破坏岩层内部的结构,使得原本稳定的岩层变得不稳定。
其次,地震波的传播也会对地下岩石产生冲击力,震动岩层内的岩石颗粒,使其产生局部滑移和重排,进一步破坏岩层的稳定性。
除了直接的破坏作用,地震也会引发次生效应,如地面沉降、液化、滑坡和地面断裂等。
这些次生效应都会对地下岩层的稳定性产生负面影响。
地面沉降会改变地下水位和水压,导致岩石中水分的变化,从而影响岩层的稳定。
液化现象指地震中地下水饱和土壤的流动性增加,导致土壤失去强度,岩层容易滑动和变形。
滑坡是指地震震动导致斜坡上的土体失去稳定,产生坡体滑动,进而影响地下岩层的稳定性。
地面断裂则会改变地下岩层的构造,增加了岩层破裂和滑移的可能性。
为了抵御地震对地下岩层的影响,人们采取了一系列的防护措施。
首先,地震预警系统的建立可以提前预测地震的发生,从而及时采取措施。
其次,工程结构的设计应考虑地震引起的地质效应,采用弹性设计和减震措施,以增加工程的抗震能力。
此外,人工地下支护技术可以加强地下岩层的稳定性,如使用的喷射混凝土、钢筋网片和锚杆等。
总结而言,地震对地下岩层的稳定性有直接和间接的影响。
直接影响是因为地震能量的释放导致岩层破裂和移位,直接破坏岩层的稳定性;而间接影响是地震引发次生效应,如地面沉降、液化、滑坡和地面断裂等对地下岩层的稳定性产生负面影响。
为了应对地震带来的影响,人们采取了地震预警系统、弹性设计、减震措施及人工地下支护技术等防护措施。
通过这些措施的实施,可以减轻地震对地下岩层稳定性的不利影响,保护地下工程的安全。
降雨影响下黄土斜坡的地震失稳机制及其稳定性评价
降雨影响下黄土斜坡的地震失稳机制及其稳定性评价降雨影响下黄土斜坡的地震失稳机制及其稳定性评价一、引言黄土斜坡是典型的高风险地质灾害区域,其稳定性与降雨和地震密切相关。
降雨和地震是黄土斜坡失稳的主要外力因素,对其失稳机制和稳定性的评价具有重要意义。
本文主要研究黄土斜坡在降雨和地震条件下的失稳机制,探讨这两个因素对黄土斜坡稳定性的影响,并提出相应的稳定性评价方法。
二、黄土斜坡的地震失稳机制地震能够引起黄土斜坡的失稳,主要是由于地震产生的振动引起黄土颗粒间的摩擦力降低,使得土体内部的相对稳定状态被破坏。
当地震波通过黄土斜坡时,黄土中小颗粒间的接触面积减少,造成黄土颗粒的重排和沉降现象,从而导致斜坡的失稳。
此外,地震波的振动还会产生液化效应,使黄土变成液态,导致斜坡体流变性增加,进一步导致斜坡的失稳。
三、降雨对黄土斜坡的影响降雨对黄土斜坡的稳定性影响较为复杂,主要表现为两个方面的作用:一是降雨使土壤饱和,增加土体的重量和孔隙水压力,从而改变了土体的有效应力分布,增大了土体的剪切强度;二是降雨会引起土体的孔隙水压力上升,进一步降低土体的抗剪强度。
当土体内孔隙水压力较高时,黄土斜坡的稳定性将会大大降低,容易发生滑坡和塌陷等地质灾害。
四、地震与降雨共同作用的影响地震和降雨两个因素在黄土斜坡稳定性研究中通常是同时考虑的。
研究表明,地震和降雨对黄土斜坡的影响是相互叠加的。
地震波的振动会增加土体内的孔隙水压力,并进一步加剧土体的液化现象,导致斜坡的失稳。
而降雨会增加土体饱和度和孔隙水压力,从而改变土体的剪切强度,进一步加剧地震引起的失稳。
综合考虑地震和降雨两个因素对黄土斜坡的影响,可以得出综合的稳定性评价方法。
五、黄土斜坡的稳定性评价方法针对黄土斜坡在地震和降雨条件下的稳定性问题,可以利用现有的稳定性评价方法进行研究。
常用的方法包括有力学模型和数值模拟方法。
力学模型方法主要是利用经验公式和实验数据,通过建立土体的力学模型,计算土体内部各点的应力和应变状态,进而确定斜坡的稳定性。
下沉式黄土窑洞抗震加固及振动台试验研究
下沉式黄土窑洞抗震加固及震动台试验探究专业品质权威编制人:______________审核人:______________审批人:______________编制单位:____________编制时间:____________序言下载提示:该文档是本团队精心编制而成,期望大家下载或复制使用后,能够解决实际问题。
文档全文可编辑,以便您下载后可定制修改,请依据实际需要进行调整和使用,感谢!同时,本团队为大家提供各种类型的经典资料,如办公资料、职场资料、生活资料、进修资料、教室资料、阅读资料、知识资料、党建资料、教育资料、其他资料等等,想进修、参考、使用不同格式和写法的资料,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!And, this store provides various types of classic materials for everyone, such as office materials, workplace materials, lifestyle materials, learning materials, classroom materials, reading materials, knowledge materials, party building materials, educational materials, other materials, etc. If you want to learn about different data formats and writing methods, please pay attention!下沉式黄土窑洞抗震加固及震动台试验探究下沉式黄土窑洞抗震加固及震动台试验探究摘要:黄土窑洞作为中国古代建筑的一种重要形式,不仅承载着丰富的文化遗产,仍是人们生活的重要场所。
黄土崩塌体的地震稳定性评价--以陕西咸阳为例
黄土崩塌体的地震稳定性评价--以陕西咸阳为例聂忠权;范文;陈党民;刘玉洁【摘要】由于黄土节理密集、裂隙发育,地震在黄土分布区往往诱发大量大规模的崩滑灾害。
为了查明咸阳市崩塌体的地震稳定性,采用现场调查和统计分析方法,查明了咸阳市崩塌地质灾害受构造和地震作用控制,主要发育在黄土陡崖地带,呈带状分布于渭河二级阶地后缘与三级阶地前缘交接处,具有在特定区域范围内群发的空间分布特征;而且,多集中发生于每年的7-9月份,还具有雨季周期性突发的时间分布特征;经力学分析和“块体平衡理论”计算得知,在50年超越概率2%的情况下,咸阳市区的崩塌体容易发生失稳破坏。
%Due to the concentrated joints and developed fracture of loess,earthquake happened in the loessar-ea often causes large-scale landslides.Field survey and statistical analysis methods are used to find out the seismic stability of the collapsein Xianyang city.It is shown that disasters are controlled by tectonic and seismic effects, mainly developed in loess cliffs zone.It distributed at the trailing edge of Weihe two terraces and three terrace edge junction with the spatial distribution characteristics of group in the specific region.Mostof the disasters concentrat-ed occurred in July to September of each year and are of statistical distribution characteristic as periodic burst in rainy season.According to mechanical analysis and calculation by Mass Balance Theory,in the case of 2%proba-bility of exceedance in 50 years,body collapses in Xianyang city are prone to failure.【期刊名称】《灾害学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P93-97)【关键词】地震地质灾害;崩塌;地震;稳定性评价;块体平衡理论;黄土;陕西省咸阳市【作者】聂忠权;范文;陈党民;刘玉洁【作者单位】长安大学地质工程与测绘工程学院,陕西西安710054; 四川交通职业技术学院,四川成都611130;长安大学地质工程与测绘工程学院,陕西西安710054;陕西省地震局,陕西西安710068;四川交通职业技术学院,四川成都611130【正文语种】中文【中图分类】P642.22;X431920年12月16日,宁夏海源地震触发了面积约5×104km2,多达657处的崩塌滑坡[1]。
潼关县黄土崩塌稳定性分析
潼关县黄土崩塌稳定性分析发表时间:2019-01-15T11:25:49.843Z 来源:《防护工程》2018年第31期作者:李雯[导读] 以降雨趋势预报和裂缝变形活动为主,群测群防。
建议采取的治理措施:对坡体上易崩塌的坡体进行清理;对该坡体进行工程治理。
陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西西安 710075摘要:受降雨及人类工程活动等因素的影响,陕西省黄土地区崩塌灾害呈增多趋势,影响人民生命财产安全,为了有效地防治崩塌灾害,研究其产生机理,做出稳定性评价,提出合理可行的治理措施显得尤为重要。
本文以潼关县安乐镇西街子一组崩塌隐患为例,对其进行稳定性分析,并提出监测防治措施建议。
关键词:潼关县;黄土崩塌;稳定性Stability analysis of loess collapse in Tongguan CountyLi Wen(Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.,Ltd.,Xi'an,Shaanxi,710075)Abstract:Influenced by rainfall and human engineering activities,the collapse disasters in the loess area of Shaanxi Province are increasing,affecting the safety of people's lives and property. In order to effectively prevent and control the collapse disasters,it is particularly important to study its mechanism,make stability evaluation and put forward reasonable and feasible control measures. Taking a group of potential collapse hazards in the West Street of Anle Town in Tongguan County as an example,this paper analyzes their stability and puts forward some suggestions for monitoring and controlling measures.Key words:Tongguan County;loess collapse;stability引言潼关县安乐镇西街子一组崩塌隐患位于潼峪河中游黄土台塬段的左侧斜坡,局部形成高十余米近直立的陡坎,斜坡高陡的临空面为崩塌的发生集聚了势能。
地震力作用下的黄土液化
河南建材2010年第1期用房真正落到那些需要的人手中,而不是成为部分人投机的工具。
参考文献:[1]汪小勤,李翔迅.房地产市场供需联动调控模型探讨[J].中国流通经济,2000,(5).[2]郑华.中国房地产政策研究[M].北京:机械出版社,2004,22-23.[3]龚六堂.动态经济学[M].北京:机械出版社,2004,75-76.[4]陈琳.房地产项目投资[M].北京:中国建筑工业出版社,2004,53-54.[5]窦中华.我国经济适用房销售机制弊端与对策探讨[J].中国物价,2007,(01).地震力作用下的黄土液化贾倩,刘增荣西安建筑科技大学(710055)摘要:综述了尚未纳入现行抗震规范的黄土液化及其理论研究的现状,从国内外现状研究深入到至今亟待解决的几个问题,对今后地震力作用下的黄土液化研究方向提出建议。
关键词:黄土液化;地震灾害1黄土液化和地震灾害概述地震是当代人类面临的最大的自然灾害之一。
全世界平均发生破坏性地震近千次,其中震级达7级或者7级以上的大地震约十几次,给人类带来了极大的灾难,严重的威胁了人们的财产和生命安全。
我国是一个黄土面积分布广、层厚大的国家,其地层层序之完整,成因类型复杂,均是举世闻名的。
我国黄土类土主要是风积成因类型、也有冲积、洪积和冰水沉积等成因类型。
黄土主要成分为粉粒,塑性指数在10附近,属于弱粉土和强粉质粘土类。
黄土由于其独特的动力性质,使其表现出较高的地震易损性。
在中国中西部黄土地区,历次强震(M s ≥8,6次;M s ≥7,22次;M s ≥6,25次)都曾引起过严重的地震滑坡、震陷和液化等黄土地震灾害,人口伤亡达百万以上。
甚至一些小的地震也在震中区和丘陵地带引起许多房屋和黄土窑洞变形或倒塌。
2黄土液化原因及其主要影响因素2.1液化原因当地震力振动作用到土体后,由于土粒大小形状和所受荷载不同导致土粒接触点处所受到的振动力大小与方向各异,从而破坏土粒间原有平衡,使土骨架受损,当土层中的含水量较高时,在动应力和水的共同作用下,孔隙水压力就可能上升,有效应力降低,抗剪强度减小,并引起地基失稳而沉陷或者滑动,这就是黄土的液化。
车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性影响的数值分析
时间/ ms 1
2
3
4
5
6
7
8
荷载/ kPa 6. 9 27. 0 61. 0 105. 0 160. 0 190. 0 222. 0 360. 0
时间/ ms 9 10 11 12 13 14 15 16
荷载/ kPa 430. 0 498. 0 560. 0 615. 0 660. 0 693. 0 714. 0 721. 0
彭建兵1 ,陈立伟1 ,邓亚虹2 ,范 文1
(1. 长安大学 地质工程与测绘工程学院 ,陕西 西安 710054 ; 2. 浙江大学 建筑工程学院 ,浙江 杭州 310027)
摘要 :针对车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性的影响 ,运用有限元方法对其进行了动力响应 分析 。分析中将车辆通过时路面所承受的动荷载简化为落锤式弯沉仪 ( FWD) 产生的动态冲击荷 载 ,考虑了路面的实际结构体系以及车速 、洞径 、埋深和偏移距离等主要因素的影响 。找出了临界 洞室埋深随洞径和偏移距离变化的规律 ,并确定出了路基下伏暗穴治理范围 ,同时对动 、静荷载效 应进行了对比分析 。结果表明 :在实际计算中 ,可以将静载乘以某一“放大系数”作为计算荷载进行 拟静力分析 。 关键词 :道路工程 ;路基 ;有限元方法 ;黄土暗穴 ;车辆动荷载 ;动力响应 中图分类号 :U416. 169 文献标志码 :A
(1. School of Geology Engineering and Geo matics , Changπan University , Xiπan 710054 , Shaanxi , China ; 2. School of Architect ural Engineering , Zhejiang U niversity , Hangzhou 310027 , Zhejiang , China)
强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律
强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律强震作用下含裂隙黄土斜坡动力响应特征与变形失稳演化规律摘要:黄土作为一种常见的黏土地质材料,常被用作天然边坡的填料。
然而,黄土具有较强的液化和动力失稳的倾向。
在地震活跃区,地震震源的强烈振动将对含裂隙黄土斜坡产生显著的动力响应,可能引起其失稳甚至崩塌。
本文研究了强震作用下含裂隙黄土斜坡的动力响应特征与变形失稳演化规律,并提出了相应的预测与防治措施。
通过合理的监测与预测,可以有效减少地震对含裂隙黄土斜坡的影响,提高人们对工程施工中潜在地质灾害的认识与防范能力。
关键词:强震作用;含裂隙黄土;斜坡;动力响应;变形失稳1. 引言黄土是一种古老的地质材料,广泛分布于我国西北地区。
它的特点是质地松散、孔隙度高、含水量大、易液化、易发生塌陷等。
其中,含裂隙的黄土斜坡尤为危险,因为裂隙使黄土的抗剪强度明显降低,容易受到外界振动的影响而发生动力失稳。
在地震活跃区域,强烈的地震震源振动将对斜坡产生巨大的动力作用,可能导致含裂隙黄土斜坡的崩塌和地质灾害的发生。
2. 强震作用下的动力响应特征2.1 动力位移响应在地震作用下,含裂隙黄土斜坡的动力位移响应是一项重要的指标。
当地震震源振动频率与斜坡的固有频率接近时,斜坡会产生共振现象,动力位移呈现出较大的幅值。
2.2 动力剪应力响应地震震源振动产生的地震波在穿过黄土体时,会产生剪切力作用于黄土颗粒之间,导致黄土发生剪应力响应。
当剪应力超过黏聚力与内摩擦角之和时,黄土会发生剪切破坏。
3. 变形失稳演化规律3.1 动力变形演化规律含裂隙黄土斜坡在强震作用下会发生动力变形,其演化规律可分为三个阶段:初始时期、加速发展期和失稳破坏期。
初始时期,斜坡呈现稳定状态,但随着动力作用的增加,斜坡开始发生位移和变形。
加速发展期,位移速度和变形幅度呈指数增加,这是斜坡动力失稳的前兆。
失稳破坏期,斜坡发生剧烈位移和变形,可能导致崩塌和地质灾害的发生。
黄土塬表层结构对地震波影响分析
黄土塬表层结构对地震波影响分析【摘要】在石油、天然气等能源的地震勘探中,表层结构是影响勘探效果的一个重要因素,黄土塬的巨厚黄土层对地震波的吸收衰减严重导致资料品质差,而黄土层纵、横向的非均质性使得表层结构变的更为复杂,严重影响激发参数的选择,本文通过对纵、横向地震波能量衰减试验分析以及对不同深度激发所得效果对比,进一步对黄土塬表层结构对地震勘探造成的影响进行了分析,通过对比衰减特性与岩性之间的关系寻找出了一定的规律性,可为类似地区地震勘探激发参数的选择提供参考。
【关键词】黄土塬;表层结构;地震勘探;潜水面;胶泥层黄土塬地区塬、峁、梁、坡、沟发育,地形起伏剧烈,表层结构复杂多变,黄土层巨厚,黄土层孔隙度大,激发接收条件极差,面波、多次折射等干扰波发育,资料信噪比极低,因此过去黄土塬地区一直是地震勘探的“禁区”。
在一般地区的地震勘探中,激发井深的选择大都以潜水面或高速层顶界面为参考依据,而黄土塬地区由于黄土厚,高速层顶界面埋藏深,同样潜水面仅存在于大面积的塬上且埋藏深(40-70米),在面积较小的塬或坡上不存在潜水面,即使在有潜水面的大塬上,由于受地表条件及施工成本的限制也无法实现所有炮点全在潜水面下激发,因此井深的选择无法按照一般地区的工作思路或经验进行。
近年来通过地球物理工作者的不断探索与努力,采用多井组合在“胶泥层”中激发的方式在一定程度上克服了黄土塬复杂地表对地震勘探带来的影响,获得了有效的基础资料,但对于表层结构对地震勘探效果的影响程度仍缺乏深入的认识,对于存在潜水面的大塬上究竟采用潜水面下单井激发效果好还是多井组合在埋深较浅的胶泥层中激发效果好尚存在争议。
1 黄土塬表层结构特点典型黄土塬地区表层按照含水性可分为三层结构,自上到下分为干燥黄土、潮湿黄土和含水黄土,为了与“潮湿黄土”相区分,含水黄土一般指潜水面以下的含饱合水部份,其间夹杂厚度不等的胶泥层和含钙质结核层,从干黄土到含饱合水黄土之间含水率呈非线性变化,无明显规律可循。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
收稿日期:2006 05 27基金项目:国家西部交通建设科技项目(200131881213)作者简介:陈立伟(1978 ),男,河南扶沟人,中国核电工程公司北京第二设计研究院工程师,长安大学博士研究生,E mail:clw5070@ 。
第27卷 第6期2007年11月长安大学学报(自然科学版)Journal of Chang an University(Natural Science Edition)Vol.27 No.6Nov.2007文章编号:1671 8879(2007)06 0034 05地震作用下黄土暗穴的稳定性陈立伟1,2,彭建兵1,范 文1,孙 萍1(1.长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054;2.中国核电工程公司北京第二设计研究院,北京100840)摘 要:黄土高原地区发育的黄土暗穴是一种特殊的不良地质现象,已经成为西部黄土地区公路损坏的主要原因。
黄土具有很高的地震易损性,对于暗穴较高发育区的西安 兰州一带,受地震影响比较大。
在深入研究黄土暗穴发育特点的基础上,采用有限元法对其在地震力作用下的致塌机理进行了数值模拟,得出了不同洞径及埋深的暗穴在地震荷载作用下的动力响应规律。
研究结果表明:地震发生时,往往会引起暗穴顶板的塌落,这种现象并非洞壁土体材料的屈服渐次发展所致,而是由突发性的暗穴结构稳定性丧失引起的。
关键词:道路工程;黄土暗穴;有限元;地震;稳定性中图分类号:U 419.4;P642.26 文献标志码:AStability of loess hidden hole under earthquakeCH EN Li w ei 1,2,PENG Jian bing 1,FAN Wen 1,SUN Ping 1(1.Schoo l of G eolog ical Engineer ing and Surv eying ,Chang an U niver sity,Xi an 710054,Shaanx i,China;2.Beijing Seco nd Design Institute of N uclear Eng ineer ing,China N uclear Cor po rat ion,Beijing 100840,China)Abstract:Loess hidden hole developed in the loess plateau is a kind o f unfavorable geolog ical phenom enon,and it has becom e the main r eason causing dam ag e to the hig hw ay in w estern loess reg ion.T he loess has the seism ic vulner ability.At the loess reg io ns from Xi an to Lanzhou,the hidden holes are more developed,the ear thquake influence is strong.T hrough the study on the developmental features of loess hidden hole,this paper analy zes the slumping mechanics by dynamic finite elem ent metho d.A cco rding to the dy namic response results of loess hidden hole w ith different diameter and em bedded depth,w hen the earthquake happens,the reason causing the hidden holes roo f collapsed is not that the soils become y ield gr adually ,but the structure loses its stability.3tabs,8fig s,10refs.Key words:road eng ineering ;loess hidden hole;finite element;earthquake;stability0 引 言中国西北地区是黄土分布的主要地区,也是世界上黄土最为发育的地区。
黄土具有特殊的工程地质特性(疏松、大孔隙、垂直节理发育和湿陷性等),再加上对它的开发利用不合理,造成了原本平整的黄土高原地区水土流失、沟壑纵横,不良地质现象频繁发生[1 3]。
黄土洞穴是一类特殊的地质灾害[4],造成田地沉陷、隧道塌方、路基坍塌和路堤滑坡等,对人类生命财产安全构成了极大威胁。
近年来,随着国家西部大开发和基础设施建设的加强,需要大力发展公路交通事业,但广泛发育于黄土中的洞穴对公路的建设和安全运营带来了一系列的严重后果。
黄土微结构具有独特的动力性质,表现出很高的地震易损性[5 6]。
黄土高原地区历史上发生过多次大地震,在每次强震的过程中发生滑坡、震陷和液化的事例都多有记载,甚至一些小的地震有时也会在震中区和丘陵地带引起许多房屋和黄土窑洞变形和倒塌(例如1986年山西运城3.1~ 3.7级地震群)。
从中国地震动参数区划图(2001)上来看,西安 兰州一带大部分地区的地震峰值加速度!0.15g ,这里受地震影响较大。
因此,地震作用也是引起黄土暗穴坍塌的一个重要因素。
目前,对于黄土洞穴抗震性能的研究,国外很少有这方面的资料,中国的研究工作多探讨的是黄土窑洞[7 8]。
为此,本文从动力学角度分析了地震作用下黄土暗穴的稳定性,以期为实际工程提供科学依据。
1 黄土暗穴的形成及发育特点在黄土地区,黄土洞穴是造成公路损坏的主要原因[9],如图1、图2所示。
图1 阶地上发育的串珠状陷穴(定西郭沟)图2 黄土洞穴引起的路面塌陷(环县)野外调查发现,黄土高原的一些阶地看似地表平坦,实则其下发育了一些规模较大、分布较广的黄土洞穴,它们在整个阶地内构成了地下通道,有的甚至坍塌至地表。
一般经验认为,∀水#是这些洞穴形成和发展的关键性因素。
一次大的降雨,不仅能够形成众多微型黄土洞穴,而且也会造成已有洞穴洞径的扩大甚至洞顶的坍塌。
因此黄土洞穴从形成到扩大再到坍塌是一个长期而渐进的过程。
黄土高原地区发育的黄土暗穴形状多变,以圆形、狭缝状、三角形和圆拱形为主,兼有其他一些不规则形状,平坦的阶地上黄土暗穴多以圆形或自然平衡拱形式出现。
一般情况下,暗穴多发育在质地疏松、孔隙发育、有各种结构面存在及欠固结的土中。
从不同地质年代的黄土地层的岩性上看,存在于具有这些性质的马兰黄土Q 3和新近堆积的黄土层Q 4中。
黄土暗穴主要发育在湿陷性黄土中,其发育深度受湿陷性黄土的厚度限制。
湿陷性黄土厚度一般为8~15m ,因此深度大于20m 的暗穴很少见到。
野外调查表明,公路下伏暗穴洞径多集中在1~2m 以内,分布深度在6m 以内;有些远离公路路基河流阶地上的黄土暗穴直径可达4~6m,分布位置较深,但大都在15m 以内,暗穴发育位置如图3所示。
图3 暗穴发育位置 单位:m2 有限元计算2.1 计算模型依据暗穴发育特点及存在形式,建立了如图4所示的平面几何模型。
可以认为模型是从半无限空间体中∀切#出的一小块体,其底部认为是假想基岩面,并假定基岩面是水平的。
当地震波从底面边界输入并传至其他边界时则会产生波的反射,从而造成波的叠加。
而实际上土体是向两侧和向下无限延伸的,地震波不会因遇到人为截取的边界产生反射。
为消除这一影响,将模型边界宽度设置在距暗穴尺寸10倍以外的地方。
暗穴横断面的形状采用固定宽高比为1∃1的拱形,模型大小为60m %60m 。
为考察不同直径和埋深两种情况下暗穴在地震荷载作用下的动力响应,35第6期 陈立伟,等:地震作用下黄土暗穴的稳定性图4 有限元模型模型分下列几种情况考虑:&洞径2m时,埋深取2、4、6m;∋洞径3m时,埋深取4、6m;(洞径4m 时,埋深取4、6m。
几何模型的网格划分采用等参四边形单元,如图4所示。
2.2 计算方法求解动力问题的有限元矩阵微分方程为M (t)+Cu)(t)+Ku(t)=f(t)(1)式中: (t)、u)(t)和u(t)分别是系统的节点加速度向量、速度向量和位移向量;M、C、K和f(t)分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵和外力向量,取M为集中质量矩阵。
地震作用下,外力向量f(t)表示为-M g(t),其中 g(t)为输入地震加速度时程。
f(t)可以认为是由加速度a))g(t)引起的力或输入荷载。
系统采用瑞利阻尼矩阵C= M+ K(2)式中: 为质量阻尼系数; 为刚度阻尼系数。
和 可根据下面公式求出=2(j!i-i!j)(!i+!j)(!i-!j)!i!j=2(i!i-j!j)(!i+!j)(!i-!j)若i=j=,则=2!i!j!i+!j(3)=2!i+!j(4)式中:为振型对应的阻尼比;!i、!j为两个不同的自振圆频率。
通常取i=1,j取大于或等于2的某个正整数。
在计算时,可选取两种∀贡献#较大的与振型相应的自振圆频率(本文取i=1,j=6),来确定模型的阻尼系数[10],以综合考虑各振型的影响。
方程求解采用隐式算法New mark积分法。
New m ar k法采用下列假设u t+∀t=u t+∀t u)t+12-#∀t2 t+#∀t2 t+∀t(5) u)t+∀t=u)t+(1-∃)∀t t+∃∀t t+∀t(6)在t+∀t时刻的运动微分方程为M t+∀t+Cu)t+∀t+K u t+∀t=f t+∀t(7)式中:∃、#均为常数。
取∃=1/2和#=1/4,此时New m ar k隐式积分法为无条件稳定,在积分步长满足∀t∗T max/100时(T max为体系的最大自振周期),能使结果达到满意的精度。
将式(5)、式(6)代入式(7),得M+∀t2C t+∀t+C u)t+∀t2t+Ku t+∀t=f t+∀t(8)由式(6)可得t+∀t=4∀t2(u t+∀t-u t)-4∀t u)t- t(9)将式(9)代入式(8),经整理得K+2∀t C+4∀t2M u t+∀t=f t+∀t+C2∀t u t+u)t+M4∀t2u t+4∀t u)t+u)t(10)由式(10)解出u t+∀t后,代入式(9)可解出 t+∀t,然后可由式(6)解出u)t+∀t。
2.3 材料参数将黄土视为弹塑性材料,采用Drucker Prag er 屈服准则(简称D P准则)。