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

地震引起的土體大變形對(duì)地下結(jié)構(gòu)抗震安全性的影響是地下結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題研究中的關(guān)鍵課題之一。本項(xiàng)目擬通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬方法對(duì)地下結(jié)構(gòu)周圍土體發(fā)生大變形時(shí)對(duì)地下結(jié)構(gòu)抗震安全性的影響進(jìn)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(shí)的破壞機(jī)理，研究其變形規(guī)律與內(nèi)力分布的特點(diǎn)，并提出預(yù)防土體大變形的對(duì)策與技術(shù)措施，以減少對(duì)地下結(jié)構(gòu)的破壞。該項(xiàng)目的研究對(duì)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(chǎng)地的全過(guò)程抗震是隨著對(duì)活動(dòng)斷層的認(rèn)識(shí)而發(fā)展起來(lái)的研究理念，依據(jù)活動(dòng)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(dòng)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(guó)家組織的關(guān)于城市地區(qū)的活動(dòng)斷層探測(cè)與精確定位研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展，本課題擬將基于活動(dòng)斷層的地震動(dòng)場(chǎng)模擬與地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析作為一個(gè)整體開展研究。首先研究建立包括典型中強(qiáng)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(xì)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(zhǎng)周期地震動(dòng)理論計(jì)算方法與短周期統(tǒng)計(jì)學(xué)格林函數(shù)法的復(fù)合寬頻帶地震動(dòng)模擬方法，在此基礎(chǔ)上，開展基于活動(dòng)斷層產(chǎn)生的地震動(dòng)場(chǎng)計(jì)算，研究分析地下結(jié)構(gòu)在三維地震動(dòng)場(chǎng)中的時(shí)-空地震反應(yīng)過(guò)程，把握地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特征與規(guī)律。通過(guò)研究把基于斷層的城市地下工程抗震研究推進(jìn)一步。

本項(xiàng)目將基于活動(dòng)斷層的地震動(dòng)場(chǎng)模擬與地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析作為一個(gè)整體開展研究。按照研究計(jì)劃，開展了具有典型活動(dòng)斷層、典型場(chǎng)地和典型地下結(jié)構(gòu)的綜合地震評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建方法研究，提出了地震動(dòng)場(chǎng)計(jì)算廣域模型與結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析詳細(xì)模型的耦合模型構(gòu)建方法；研究改良了建立基于活動(dòng)斷層的三維地震動(dòng)的復(fù)合計(jì)算方法，可以評(píng)價(jià)活動(dòng)斷層破裂過(guò)程、地震波傳播過(guò)程和場(chǎng)地效應(yīng)；建立了在對(duì)工程有意義的頻帶范圍內(nèi)將三維地震動(dòng)場(chǎng)輸入地下結(jié)構(gòu)分析模型的方法；開展了三維地震動(dòng)場(chǎng)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(chǎng)地條件下的地震反應(yīng)結(jié)果比較。 實(shí)現(xiàn)了預(yù)期研究目標(biāo)，取得了預(yù)期研究成果，主要研究進(jìn)展如下：提出了考慮震源-傳播徑路-場(chǎng)地的全過(guò)程的地震反應(yīng)分析方法體系，包括基于活動(dòng)斷層進(jìn)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(dòng)斷層進(jìn)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(dòng)場(chǎng)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(gè)關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題，（1）地下結(jié)構(gòu)抗震分析時(shí)地震輸入不明確的問(wèn)題；（2）地下結(jié)構(gòu)在三維地震場(chǎng)作用（地震）時(shí)反應(yīng)行為過(guò)程不明確的問(wèn)題。 依據(jù)活動(dòng)斷層開展工程抗震研究更具有合理性和確切性，通過(guò)本項(xiàng)目的研究，提出了考慮震源-傳播徑路-場(chǎng)地全過(guò)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(jìn)了一步。 2100433B

真三軸試驗(yàn)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(jì)算誤差主要由于沒(méi)有考慮這一點(diǎn)。本構(gòu)模型依據(jù)了大主應(yīng)力方向加荷的試驗(yàn)，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(duì)面板應(yīng)力影響十分敏感。本項(xiàng)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(gè)新臺(tái)階。 2100433B