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强震作用下堤坝海床地基液化分析

作　者: 陈永伟
导　师: 王立忠
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: 海床地基液化流滑震陷 OpenSees 叠套屈服面
分类号: TU435
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

液化问题是具有理论价值和实际意义的热点和难点问题。目前国内外对陆地砂性土地基地震液化研究较多,而对海床砂性土的液化研究相对较少。海上和沿海区域砂性土孔隙比高,密实度差,许多物理指标与淤泥相当,国内外可供借鉴的工程较少,对该类地基的地震加固处理带来了风险和困难。本文对饱和砂土液化的研究现状进行了回顾,对液化机理、传统判别方法、液化的数值模拟方面进行了总结归纳,着重介绍了杨朝晖叠套屈服面本构和抗震软件OpenSees.对于计算所需的材料参数,建立了各参数与相对密实度之间的关系,根据土体的相对密实度即可得到计算参数；使用上述方法得到计算参数,对土体单元采用软件OpenSees计算获得了土体抗液化强度,同时采用地震液化理论获得抗液化强度,两种不同方法所得结果基本一致,从而验证了本文所用方法的适用性,同时也体现了材料模拟液化的能力。通过动三轴试验观察了饱和砂土在循环荷载作用下的液化情况,研究了循环应力比、固结应力和相对密实度对液化的影响,并得到了饱和砂土在循环荷载作用下超静孔压和轴向应变的发展规律。以印尼万丹省苏娜拉亚火电厂8号机组循环水进水明渠堤坝为研究背景,对该场地进行了液化分析。根据场地的历史地震情况,选择了合适的地震输入曲线,以加速度峰值αmax=0.3g为地震输入,对自由场地进行了计算分析,判定了场地的液化情况,并计算了可能发生的变形情况；对堤坝及地基整体进行了有限元动力分析,得到了整体的位移场,预测了堤坝和地基在强震作用下的流滑和震陷；最后分析了碎石桩处理地基后堤坝的地震响应,评价处理效果。

全文目录

摘要  5-8
第一章绪论  8-21
  1.1 引言  8-10
  1.2 液化研究综述  10-20
    1.2.1 液化的机理  10-12
    1.2.2 液化可能性判别  12-15
    1.2.3 液化引起的变形  15-17
    1.2.4 液化的循环本构模型  17-20
  1.3 本文研究目的  20-21
第二章饱和砂土室内液化试验  21-32
  2.1 引言  21
  2.2 试样的基本特性及制备  21-22
  2.3 三轴固结不排水试验  22-24
  2.4 固结不排水动三轴试验  24-30
    2.4.1 试验设备  24
    2.4.2 试验过程  24-25
    2.4.3 孔压发展规律  25-28
    2.4.4 轴向应变规律  28-30
  2.5 本章小结  30-32
第三章 PDMY本构及参数确定  32-58
  3.1 引言  32
  3.2 杨朝晖提出的本构关系  32-38
    3.2.1 屈服准则  32-33
    3.2.2 流动准则  33-38
    3.2.3 硬化定律  38
  3.3 OPENSEES计算平台  38-41
    3.3.1 Model builder模块  39-40
    3.3.2 记录模块  40
    3.3.3 分析模块  40-41
  3.4 PDMY材料参数确定  41-50
    3.4.1 土性参数  42-46
    3.4.2 本构参数  46-48
    3.4.3 模型常量  48-50
  3.5 单元验证本构模拟液化能力  50-57
    3.5.1 液化理论分析土体单元  50-53
    3.5.2 OpenSees计算土体单元  53-57
  3.6 本章小结  57-58
第四章苏娜拉亚火电厂进水明渠地震液化分析  58-79
  4.1 工程背景  58-61
  4.2 输入地震波  61-62
  4.3 地基场地自由场分析  62-68
    4.3.1 自由场模型  62
    4.3.2 超静孔压分析  62-64
    4.3.3 侧向位移分析  64-66
    4.3.4 竖向沉降分析  66-67
    4.3.5 剪应力法判别场地液化情况  67-68
  4.4 堤坝工程地震响应  68-77
    4.4.1 有限元模型  68-69
    4.4.2 边界条件及分析过程  69-70
    4.4.3 超静孔压分析  70-71
    4.4.4 侧向位移分析  71-74
    4.4.5 竖向位移分析  74-77
  4.5 本章小结  77-79
第五章挤密碎石桩处理液化地基  79-88
  5.1 引言  79
  5.2 挤密碎石桩的布置  79-81
  5.3 挤密碎石桩处理后堤坝的地震响应  81-87
    5.3.1 有限元模型  81
    5.3.2 超静孔压分析  81-82
    5.3.3 侧向位移分析  82-85
    5.3.4 竖向位移分析  85-87
  5.4 本章小结  87-88
第六章结论与建议  88-90
  6.1 本文的主要结论  88-89
  6.2 下一步研究工作的建议  89-90
参考文献  90-97
致谢  97-98
附录:作者简历及发表论文情况  98

强震作用下堤坝海床地基液化分析

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