汶川地震粗粒土路基震動相變研究結(jié)題摘要

按照項目執(zhí)行計劃的要求，開展了汶川地震強震區(qū)典型路段公路震害調(diào)研，完成了有側(cè)限擋墻防護路基震動沉陷（震陷）、無側(cè)限斜坡路基震動破壞這兩種震動相變致災(zāi)現(xiàn)象的歸納總結(jié)；在此基礎(chǔ)上，完成了粗粒土路基震動沉陷及破壞振動臺試驗和斜坡路基震動破壞試驗，并進行了相應(yīng)的離散元數(shù)值計算；并針對粗粒土顆粒的離散元模擬提出了基于彈塑性理論的接觸模型。研究揭示了宏觀震害現(xiàn)象的細觀物理、力學(xué)機制，證實了有側(cè)限粗粒土路基震陷的地震動強度閾值問題，即存在“震陷閾值”，發(fā)現(xiàn)了無側(cè)限路基的震動破壞的閾值問題，及存在“破壞閾值”；彈塑性顆粒接觸本構(gòu)模型從物理本質(zhì)上反應(yīng)了顆粒動態(tài)接觸特性，將成為巖土類材料在低周期循環(huán)荷載作用下疲勞及損傷研究的基礎(chǔ)。 2100433B

汶川地震對山區(qū)鐵路、公路粗粒土填方路基造成了嚴重損毀。地震以何種方式影響粗粒土填料顆粒的物理力學(xué)行為并進而對路基的變形破壞起主導(dǎo)作用是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。項目基于軟凝聚態(tài)物理學(xué)的觀點提出假設(shè)：粗粒土路基存在震動相變行為，當(dāng)?shù)卣鹱饔脧姸容^小時會發(fā)生剪縮-剪脹轉(zhuǎn)變，當(dāng)?shù)卣鹱饔脧姸容^大時會發(fā)生流動-堵塞轉(zhuǎn)變。擬通過震區(qū)調(diào)研分析識別出典型的震動相變現(xiàn)象；利用振動臺模型實驗重現(xiàn)粗粒土路基震動相變行為；結(jié)合大規(guī)模離散元數(shù)值計算，揭示震動相變過程中粗粒土顆粒的組構(gòu)特征、力學(xué)特征和運動規(guī)律，以及震動相變發(fā)生的臨界條件、方向和相變進行的方式；從而驗證以上假設(shè)并建立適用于汶川震區(qū)的粗粒土路基兩參數(shù)震動相變模型和具有普適性的粗粒土路基三參數(shù)震動相變模型。研究成果可望為粗粒土路基震害識別、震害評估和震害控制提供理論基礎(chǔ)，也期對交通土建領(lǐng)域防災(zāi)減災(zāi)學(xué)科的發(fā)展起到推動作用。

內(nèi)容簡介

本書共6章，可分兩大部分，第一部分(前4章)總結(jié)了地震烈度與地震動參數(shù)(PGA、PGV)的研究現(xiàn)狀及理論，并收集了有關(guān)宏觀地震烈度與地震動參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，對其處理、分析與總結(jié)，給出了我國地震烈度與地震動參數(shù)對應(yīng)的合理范圍；第二部分(第5章)是基于房屋震害評定地震烈度的研究，對收集的我國房屋震害數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，給出了不同烈度對應(yīng)的不同結(jié)構(gòu)類型房屋的震害描述。 2100433B

本項目通過理論分析研究地震動特性的定量估計方法，構(gòu)建地震動時域和頻域特性的參數(shù)化模型；基于用模型特征參數(shù)相關(guān)近似地震動時程相關(guān)的思路，建立多維和多點地震動的相關(guān)模型；基于大量強震地面運動記錄，研究多維和多點地震動相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計特征及其影響因素，通過回歸分析建立考慮空間分布特征的多維和多點地震動相關(guān)參數(shù)的衰減模型（規(guī)律）；提出時域和頻域分別相關(guān)的設(shè)計空間地震動參數(shù)、設(shè)計地震動隨機模型和人造地震波反演技術(shù)。本項目研究從一個新的思路研究空間地震動問題，成果將為重大工程結(jié)構(gòu)的抗震分析與設(shè)計提供實用的空間設(shè)計地震動輸入，并可為抗震規(guī)范的修訂提供參考。 2100433B