汶川地震粗粒土路基震動(dòng)相變研究項(xiàng)目摘要

汶川地震對(duì)山區(qū)鐵路、公路粗粒土填方路基造成了嚴(yán)重?fù)p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(jìn)而對(duì)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(wèn)題。項(xiàng)目基于軟凝聚態(tài)物理學(xué)的觀(guān)點(diǎn)提出假設(shè)：粗粒土路基存在震動(dòng)相變行為，當(dāng)?shù)卣鹱饔脧?qiáng)度較小時(shí)會(huì)發(fā)生剪縮-剪脹轉(zhuǎn)變，當(dāng)?shù)卣鹱饔脧?qiáng)度較大時(shí)會(huì)發(fā)生流動(dòng)-堵塞轉(zhuǎn)變。擬通過(guò)震區(qū)調(diào)研分析識(shí)別出典型的震動(dòng)相變現(xiàn)象；利用振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)粗粒土路基震動(dòng)相變行為；結(jié)合大規(guī)模離散元數(shù)值計(jì)算，揭示震動(dòng)相變過(guò)程中粗粒土顆粒的組構(gòu)特征、力學(xué)特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及震動(dòng)相變發(fā)生的臨界條件、方向和相變進(jìn)行的方式；從而驗(yàn)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(dòng)相變模型和具有普適性的粗粒土路基三參數(shù)震動(dòng)相變模型。研究成果可望為粗粒土路基震害識(shí)別、震害評(píng)估和震害控制提供理論基礎(chǔ)，也期對(duì)交通土建領(lǐng)域防災(zāi)減災(zāi)學(xué)科的發(fā)展起到推動(dòng)作用。

按照項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃的要求，開(kāi)展了汶川地震強(qiáng)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(hù)路基震動(dòng)沉陷（震陷）、無(wú)側(cè)限斜坡路基震動(dòng)破壞這兩種震動(dòng)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(dòng)沉陷及破壞振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和斜坡路基震動(dòng)破壞試驗(yàn)，并進(jìn)行了相應(yīng)的離散元數(shù)值計(jì)算；并針對(duì)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(guān)震害現(xiàn)象的細(xì)觀(guān)物理、力學(xué)機(jī)制，證實(shí)了有側(cè)限粗粒土路基震陷的地震動(dòng)強(qiáng)度閾值問(wèn)題，即存在“震陷閾值”，發(fā)現(xiàn)了無(wú)側(cè)限路基的震動(dòng)破壞的閾值問(wèn)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(dòng)態(tài)接觸特性，將成為巖土類(lèi)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

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)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(dòng)參數(shù)(PGA、PGV)的研究現(xiàn)狀及理論，并收集了有關(guān)宏觀(guān)地震烈度與地震動(dòng)參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)其處理、分析與總結(jié)，給出了我國(guó)地震烈度與地震動(dòng)參數(shù)對(duì)應(yīng)的合理范圍；第二部分(第5章)是基于房屋震害評(píng)定地震烈度的研究，對(duì)收集的我國(guó)房屋震害數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給出了不同烈度對(duì)應(yīng)的不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型房屋的震害描述。 2100433B

本項(xiàng)目通過(guò)理論分析研究地震動(dòng)特性的定量估計(jì)方法，構(gòu)建地震動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)程相關(guān)的思路，建立多維和多點(diǎn)地震動(dòng)的相關(guān)模型；基于大量強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)記錄，研究多維和多點(diǎn)地震動(dòng)相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征及其影響因素，通過(guò)回歸分析建立考慮空間分布特征的多維和多點(diǎn)地震動(dòng)相關(guān)參數(shù)的衰減模型（規(guī)律）；提出時(shí)域和頻域分別相關(guān)的設(shè)計(jì)空間地震動(dòng)參數(shù)、設(shè)計(jì)地震動(dòng)隨機(jī)模型和人造地震波反演技術(shù)。本項(xiàng)目研究從一個(gè)新的思路研究空間地震動(dòng)問(wèn)題，成果將為重大工程結(jié)構(gòu)的抗震分析與設(shè)計(jì)提供實(shí)用的空間設(shè)計(jì)地震動(dòng)輸入，并可為抗震規(guī)范的修訂提供參考。 2100433B