糧食散料-鋼板筒倉耦合動(dòng)力行為與地震響應(yīng)機(jī)理研究科研成果

借鑒散粒型土體本構(gòu)理論，研究糧食散體材料的力學(xué)性質(zhì)并建立本構(gòu)模型，采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究糧食散料-鋼板筒倉體系的耦合動(dòng)力行為、地震響應(yīng)機(jī)理和計(jì)算理論等關(guān)鍵問題。主要研究?jī)?nèi)容包括：基于試驗(yàn)結(jié)果，研究糧食散體材料的變形和力學(xué)性質(zhì)，確定倉內(nèi)糧食動(dòng)彈性模量和阻尼比特性，修正和完善亞塑性模型參數(shù)，建立糧食散料動(dòng)本構(gòu)模型；在筒倉模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立糧食散料-鋼板筒倉體系精細(xì)化數(shù)值分析模型，基于試驗(yàn)和數(shù)值拓展分析，揭示地震作用下糧食散料與鋼板筒倉相互作用機(jī)理，探明筒倉應(yīng)力分布規(guī)律和破壞模式，分析糧食散料-鋼板筒倉體系的動(dòng)力響應(yīng)演化規(guī)律；基于試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析結(jié)果，構(gòu)建糧食散料-鋼板筒倉體系地震作用簡(jiǎn)化計(jì)算模型，提出實(shí)用的抗震承載能力計(jì)算公式。研究成果旨在解決地震區(qū)糧食鋼板筒倉應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題，為鋼板筒倉的深入工程應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)及理論基礎(chǔ)。 2100433B

本項(xiàng)目通過三年的研究工作，已完成項(xiàng)目計(jì)劃內(nèi)容，并取得了一系列研究成果。 本項(xiàng)目從汶川地震收集的山嶺隧道震害資料出發(fā)，統(tǒng)計(jì)分析了汶川地震中山嶺隧道的震害資料，提出了山嶺隧道抗震風(fēng)險(xiǎn)層次分析模型，深入調(diào)查了受損隧道的地質(zhì)構(gòu)造情況，研究了跨斷層隧道的震害特征，并系統(tǒng)描述了跨斷層隧道的震害形態(tài)。 通過斷層活動(dòng)與地震耦合作用下隧道—斷層體系的災(zāi)變機(jī)理研究，提出了采用損傷指標(biāo)和能量指標(biāo)分析隧道—斷層體系的非線性反應(yīng)，建立起基于損傷指標(biāo)和能量指標(biāo)的隧道—斷層體系的安全性評(píng)價(jià)體系。并提出了在隧道斷層處設(shè)置結(jié)構(gòu)構(gòu)造的措施。 根據(jù)穿越活動(dòng)斷層隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)特性，分析了不同影響因素下隧道縱向抗震設(shè)防長(zhǎng)度，數(shù)值模擬結(jié)合振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，提出了分級(jí)量化指標(biāo)。根據(jù)震害調(diào)查分析及模擬結(jié)果，對(duì)斷層區(qū)隧道的抗震設(shè)防進(jìn)行了分段，根據(jù)不同位置制定了不同的對(duì)策措施，并且通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，修改完善了設(shè)防體系，最終提出了跨斷層隧道抗震設(shè)防應(yīng)用性設(shè)計(jì)參數(shù)。 發(fā)表學(xué)術(shù)論文10篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄7篇，部分研究成果發(fā)表在《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（SCI收錄）、《Disaster Advances》（SCI收錄）、《中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》(EI收錄)、計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)學(xué)報(bào)(EI收錄)、土木工程學(xué)報(bào)(EI收錄)及《現(xiàn)代隧道技術(shù)》(EI收錄)等國(guó)內(nèi)外期刊上。另外，發(fā)表學(xué)術(shù)專著一部，并獲得大連市人民政府資助出版。 2100433B

一般認(rèn)為洞口段是隧道抗震的薄弱部位，但是5.12汶川地震隧道震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)不少隧道洞身段也發(fā)生開裂破壞，甚至倒塌。究其原因，主要是這些隧道穿越地層條件多為斷層破碎帶。項(xiàng)目以西部高烈度地震區(qū)和活動(dòng)斷裂區(qū)若干隧道工程為研究對(duì)象，從隧道動(dòng)力學(xué)、地震工程學(xué)及地質(zhì)學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)理論出發(fā)，結(jié)合汶川地震跨斷層隧道震害調(diào)查資料，采用地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和三維數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)研究地震與活動(dòng)斷層耦合作用下隧道-圍巖-斷層系統(tǒng)的災(zāi)變機(jī)理與控制對(duì)策。包括引入損傷理論和能量原理建立隧道抗震安全性評(píng)價(jià)方法；提出隧道采用柔性接頭形式穿越活動(dòng)斷層，綜合考慮柔性接頭的可蠕動(dòng)性與抗震性耦合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隧道正常使用階段的安全性與地震發(fā)生時(shí)的大變形吸能能力的合理均衡。項(xiàng)目預(yù)期將建立隧道安全性評(píng)價(jià)理論、方法以及災(zāi)害控制對(duì)策。項(xiàng)目的研究對(duì)于深入揭示活動(dòng)斷層區(qū)隧道地震破壞機(jī)理具有重要意義，為隧道抗震設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

巖石爆破作用機(jī)理及動(dòng)力響應(yīng)特征等相關(guān)問題一直是工程爆破領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注而又懸而未決的關(guān)鍵科學(xué)問題，也是爆破工程安全高效施工的理論依據(jù)。本書依托礦山開采和市政、交通等工程背景，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、試驗(yàn)及理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，從微觀分析、宏觀表征兩個(gè)層面，對(duì)巖石爆破爆源近區(qū)或中遠(yuǎn)區(qū)的動(dòng)力作用機(jī)理與響應(yīng)特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究，不僅為巖石爆破動(dòng)力理論研究方法提供了新思路，而且為巖石爆破工程技術(shù)應(yīng)用提供了科學(xué)的依據(jù)。本書主要包括多孔同段爆破漏斗形成機(jī)理、扇形中深孔采礦爆破動(dòng)力特征與效應(yīng)、VCR法采場(chǎng)大直徑深孔爆破動(dòng)力特征與效應(yīng)、開挖爆破作用下既有隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)、下穿隧道開挖爆破作用下機(jī)場(chǎng)跑道動(dòng)力響應(yīng)、露天轉(zhuǎn)地下開采邊坡爆破動(dòng)力響應(yīng)等六方面內(nèi)容。