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西昌昔格达组的动力特性研究

作　者: 王志强
导　师: 徐则民
学　校: 昆明理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 昔格达场地条件动力响应峰值加速度约束机制 MTS振动台
分类号: TU435
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

地震是一种常见的突发性地质现象,地震时引发的地面运动是导致建筑物破坏的直接原因。尤其是分布有多条重大断裂带的攀西地区,受断裂带活动的影响,地震活动频繁而强烈,加之这一地区广泛分布的昔格达具有明显不同于其他第四系地层的物理力学特性,因此研究攀西昔格达场地动力响应特性具有重大的现实意义。山区建筑往往将基地置于不同标高的多个平台之上,因此,研究场地的地震放大情况主要归结为考察平台标高、斜坡放坡坡度及挖填方对加速度放大的约束效应。本文以昔格达地层的物理力学特性为背景,固体介质中应力波的传播理论为基础,借助于MTS振动台试验和有限元数值模拟手段,对西昌昔格达地层的场地动力特性进行了探讨,具体工作有以下几个方面：(1)应用固体介质中的应力波传播理论分析了场地加速度响应的空间分布特征及其约束机制。分析得出地震波传播到两种介质交界面处会发生反射叠加,从而导致地表地震动放大。两种介质的泊松比差异越大,其放大效应越显著。具体表现在：入射P波和SV波时,其能量转换只与入射角及场地岩土泊松比有关,垂直入射时引起的自由界面上介质质点位移比介质内部质点的位移大一倍；而入射SH波时,无论以何种入射角入射,引起的地表地面运动均为入射波的两倍。(2)利用MTS振动台模型试验对不同放坡结构、不同频谱特性及0.25 g和0.5 g两种输入水准强度下的地震差异响应进行了模拟；利用有限元数值分析软件研究了昔格达地基动力响应行为的约束机制。研究结果表明：对于确定高差的两平台,放坡次数越多,顶级平台的加速度放大水平可能越低；输入地震动的强度越大,地表峰值加速度越大,但放大系数越小；同一输入地震动下,平台高差越大,地表地震动响应越强烈,且填方区地震动响应普遍大于挖方区域。所以,多级平台场地中的边坡应尽量采用分台放坡的结构形式,尽量避免采用直立挡墙,并应遵循“多挖少填”的原则。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 场地地震动力响应研究意义  10-11
  1.2 中国西南地区的地壳动力稳定特征  11-12
  1.3 相关领域研究现状  12-14
  1.4 主要研究内容及研究方法  14-17
    1.4.1 主要研究内容  14-16
    1.4.2 研究方法  16-17
第2章固体介质中的应力波  17-32
  2.1 无限弹性介质中地震波的传播  17-21
    2.1.1 波动方程  17-19
    2.1.2 弹性波的传播  19-21
  2.2 弹性分界面上的地震波  21-30
    2.2.1 地震波在自由地面的反射  21-25
    2.2.2 地震中的地形放大效应  25-30
  2.3 本章小结  30-32
第3章昔格达基本特征及分布环境  32-51
  3.1 昔格达组的形成机制及基本特性  32-41
    3.1.1 昔格达组的形成年代  32-34
    3.1.2 昔格达组的空间分布及其岩性组合  34-39
    3.1.3 昔格达组的工程特性  39-41
  3.2 攀西地区地壳运动的基本特征  41-47
  3.3 工程区昔格达的地壳动力学行为  47-51
    3.3.1 近场地震活动性  48-49
    3.3.2 近场区新构造运动特征  49
    3.3.3 近场及场区地震构造环境综合评价  49-51
第4章昔格达地基动力特性  51-72
  4.1 固体介质动力学特性的参数体系  51-56
    4.1.1 动模量和阻尼比  51-54
    4.1.2 动泊松比  54-56
  4.2 动力学参数确定方法及其理论基础  56-60
    4.2.1 动力学参数的确定方法  56-57
    4.2.2 岩土介质动静参数的关系及其理论基础  57-60
  4.3 工程区昔格达地基动力学特性研究及其理论基础  60-71
    4.3.1 工程区昔格达地层物理-力学行为  61-65
    4.3.2 场地土层的地震波速测试  65-71
  4.3 本章小结  71-72
第5章昔格达地基动力行为数值模拟中的关键问题  72-105
  5.1 本构模型  72-83
    5.1.1 动粘弹塑性模型  74-78
    5.1.2 等效线性动粘弹性模型  78-80
    5.1.3 动弹塑性模型  80-82
    5.1.4 线弹性模型  82-83
  5.2 FEM单元尺寸及其理论基础  83-86
    5.2.1 有限单元法基本理论  83-84
    5.2.2 FEM单元尺寸  84-86
  5.3 边界条件及其理论基础  86-92
    5.3.1 静力问题的边界条件  87-88
    5.3.2 动力问题的边界条件  88-92
  5.4 昔格达地基动力响应行为的约束机制  92-104
    5.4.1 不同单元尺寸下的地震差异响应  92-97
    5.4.2 不同边界约束下的地震差异响应  97-98
    5.4.3 场地区昔格达地基不同参数时的地震差异响应  98-99
    5.4.4 场地区昔格达地基动力响应的空间分布特征及其约束机制  99-104
  5.5 本章小结  104-105
第6章昔格达填方地基地震响应的相似模拟  105-127
  6.1 动力响应模型试验研究现状  105-107
  6.2 相似模拟的基本理论及本试验相似条件的确定  107-113
    6.2.1 相似模拟的基本理论  107-110
    6.2.2 本试验的相似条件确定  110-113
  6.3 MTS振动台的模型试验  113-118
    6.3.1 试验目的  113
    6.3.2 试验设备  113-116
    6.3.3 模型材料  116
    6.3.4 试验方案  116-118
  6.4 试验结果与分析  118-126
    6.4.1 一次性放坡结构的动力响应分析(模型1—82、55)  120-123
    6.4.2 分台放坡结构的动力响应分析(模型2—82、55)  123-125
    6.4.3 两种放坡结构的动力响应结果比较  125-126
  6.5 小结  126-127
第7章总结与讨论  127-129
  7.1 本文结论  127-128
  7.2 讨论  128-129
致谢  129-130
参考文献  130-138
附录A(攻读硕士学位期间发表的论文)  138

西昌昔格达组的动力特性研究

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