土體大變形對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響及其對策研究

地震引起的土體大變形對地下結(jié)構(gòu)抗震安全性的影響是地下結(jié)構(gòu)抗震問題研究中的關(guān)鍵課題之一。本項目擬通過振動臺模型試驗、理論分析和數(shù)值模擬方法對地下結(jié)構(gòu)周圍土體發(fā)生大變形時對地下結(jié)構(gòu)抗震安全性的影響進行研究，揭示地震作用下地下結(jié)構(gòu)在土體發(fā)生大變形時的破壞機理，研究其變形規(guī)律與內(nèi)力分布的特點，并提出預(yù)防土體大變形的對策與技術(shù)措施，以減少對地下結(jié)構(gòu)的破壞。該項目的研究對于含有可液化土層和軟弱土層地區(qū)的地下結(jié) 2100433B

考慮震源-傳播徑路-場地的全過程抗震是隨著對活動斷層的認識而發(fā)展起來的研究理念，依據(jù)活動斷層開展工程抗震研究更具有合理性和確切性。大部分城市所處的堆積盆地本身即由活動構(gòu)造所形成，因此，城市地下結(jié)構(gòu)通常受到其地下或周邊潛在地震的直接威脅。目前，國家組織的關(guān)于城市地區(qū)的活動斷層探測與精確定位研究已經(jīng)取得很大進展，本課題擬將基于活動斷層的地震動場模擬與地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析作為一個整體開展研究。首先研究建立包括典型中強度地震的發(fā)震斷層在內(nèi)的廣域模型中耦合包括地下結(jié)構(gòu)在內(nèi)的詳細土-結(jié)分析模型的綜合地震分析模型，并建立基于斷層的長周期地震動理論計算方法與短周期統(tǒng)計學(xué)格林函數(shù)法的復(fù)合寬頻帶地震動模擬方法，在此基礎(chǔ)上，開展基于活動斷層產(chǎn)生的地震動場計算，研究分析地下結(jié)構(gòu)在三維地震動場中的時-空地震反應(yīng)過程，把握地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特征與規(guī)律。通過研究把基于斷層的城市地下工程抗震研究推進一步。

本項目將基于活動斷層的地震動場模擬與地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析作為一個整體開展研究。按照研究計劃，開展了具有典型活動斷層、典型場地和典型地下結(jié)構(gòu)的綜合地震評價模型的構(gòu)建方法研究，提出了地震動場計算廣域模型與結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析詳細模型的耦合模型構(gòu)建方法；研究改良了建立基于活動斷層的三維地震動的復(fù)合計算方法，可以評價活動斷層破裂過程、地震波傳播過程和場地效應(yīng)；建立了在對工程有意義的頻帶范圍內(nèi)將三維地震動場輸入地下結(jié)構(gòu)分析模型的方法；開展了三維地震動場作用下地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和行為分析；開展了典型地下結(jié)構(gòu)在不同震源和場地條件下的地震反應(yīng)結(jié)果比較。 實現(xiàn)了預(yù)期研究目標，取得了預(yù)期研究成果，主要研究進展如下：提出了考慮震源-傳播徑路-場地的全過程的地震反應(yīng)分析方法體系，包括基于活動斷層進行地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的理論與方法以及基于活動斷層進行地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的綜合模型與構(gòu)建方法。研究提出了基于三維地震動場下的地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特征和規(guī)律。深入研究了兩個關(guān)鍵的科學(xué)問題，（1）地下結(jié)構(gòu)抗震分析時地震輸入不明確的問題；（2）地下結(jié)構(gòu)在三維地震場作用（地震）時反應(yīng)行為過程不明確的問題。 依據(jù)活動斷層開展工程抗震研究更具有合理性和確切性，通過本項目的研究，提出了考慮震源-傳播徑路-場地全過程的地震反應(yīng)分析思路與理論方法，將地下工程抗震研究和應(yīng)用推進了一步。 2100433B

真三軸試驗揭示，土體側(cè)膨脹有顯著的各向異性，面板堆石壩有限元計算誤差主要由于沒有考慮這一點。本構(gòu)模型依據(jù)了大主應(yīng)力方向加荷的試驗，而面板所受水荷載從小主應(yīng)力方向施加，側(cè)膨脹性差異大，對面板應(yīng)力影響十分敏感。本項目擬深入研究土體側(cè)膨脹各向異性的規(guī)律，提出相應(yīng)的本構(gòu)模型。必將使土石壩應(yīng)力變形分析水平上的一個新臺階。 2100433B