季冻区分散性土特性与破坏机理研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjp711018
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
季冻区分散性土分布广泛,我国东北松嫩平原,美国西北部、密西西比河沿岸和加拿大中南部地区均分布着分散性土。分散性土是一种具有独特性质的粘性土。由于土颗粒中离子之间同晶型替换,土中的钙、镁离子被钠离子所替换使得土颗粒表面薄膜水厚度增大,土颗粒之间的排斥力大于范德华力,使得具有在低含盐量水中散开的性质。为了确保粮食安全和振兴东北经济,我国在松嫩平原分散性土分布区域上修建了大量道路、水利工程,分散性土造成了水利工程、道路工程和房屋基础出现大量的工程事故问题。季冻区冻融循环、地下水和降雨浸泡等因素对分散性土工程破坏影响表现的更为明显。分散性土的破坏具有隐蔽性、突然性和难以治理等特点,大量的分散性土破坏会造成重大的经济和财产损失。研究季冻区分散性土的破坏成因和机理对提升工程质量,保证工程安全具有重要意义。20世纪60年代就开始了分散性土研究,但是对分散性土破坏形式和特性尚缺乏总体认知,研究重点为非季冻区分散性土冲蚀和管涌问题上,对更能影响分散性土破坏事故的冻融循环、地下水和降雨浸泡等因素引起的工程破坏机理的研究尚不完善。季冻区分散性土破坏除了具有非季冻区分散性土所有的破坏形式外,还具有独有的破坏形式。本文基于工程破坏现象,总结归纳了季冻区分散性土的破坏形式和特性,对季冻土区分散性土冻融循环破坏、冻融-浸泡变形破坏及滑坡失稳破坏三种破坏形式的特性及成因、诱发机制和破坏机理进行了研究,揭示了季冻区分散性土破坏特性,阐明了成因、机理和诱发机制。主要工作和成果如下:(1)总结归纳了季冻区分散性土的破坏形式,指出农业灌溉是分散性土形成的重要因素,阐明了影响季冻区分散性土破坏的因素。(2)通过自主设计试验,提出了分散性土的水热特性和冻融循环变形规律,阐明了季冻区分散性土冻融循环破坏成因。(3)通过自主设计冻融-浸泡压缩变形特性试验,阐明了分散性土冻融-浸泡下的变形规律与破坏机理,提出了分散性土冻融-浸泡条件下压缩变形计算方法。(4)阐明了季冻区分散性土滑坡失稳破坏类型。通过系统试验,提出了季冻区分散性土抗剪强度特征,通过数值模拟揭示了季冻区分散性土边坡滑坡失稳过程和诱发机制。
其他文献
珊瑚礁砂是由珊瑚礁岩体等经侵蚀、破碎并沉积的生物碎屑,与学术界所谓的钙质砂存在一定的差异。于工程所在地疏浚珊瑚礁岩土作为工程地基或基础,往往取材方便,可大幅降低建设成本并有效缩短工期。近年来我国企业在“一带一路”海上丝绸之路沿线海洋国家承担了越来越多的珊瑚礁砂吹填土工程建设。珊瑚礁砂全球分布广泛,遭受地震灾害的可能性较高,历史有记录以来地震过程中曾出现多次珊瑚礁砂土场地液化现象,并造成了严重的液化
地震是已知的会对人类造成危害的自然灾难之一。强烈地震的发生,往往会造成人类居住环境的破坏,特别是建筑物的损坏,进而导致大量人员伤亡和财产损失。破坏性地震发生后的应急期,对发生震害的建筑物进行安全性鉴定是地震应急工作的重要组成部分,也对妥善安置受灾民众、迅速恢复灾区的日常生产生活有着非常重要的意义。到目前为止,我国地震现场安全性鉴定工作还主要依靠各科研院所资深专家的实际经验。2001年,中国地震局工
我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间,地震区域广、地震强度大,发震频率高,大地震对包括城市供水系统在内的各类基础设施的安全运行将造成严重影响,急需提高城市基础设施抵御地震灾害风险的能力。但是,目前缺乏有效的地震灾害风险评估方法来识别风险程度并控制风险。所以,研究区域和城市供水系统地震灾害风险评估模型,为我国地震灾害风险区划图编制提供技术支撑的重要性和为政府部门提供决策依据的迫切性日益凸显。为了解
我国国土面积有一半以上被季节性冻土所覆盖,其上广泛分布公路、铁路等交通基础设施。季节性冻土地区内路基在服役期间经受往复冻融作用,填料性质不断劣化,导致其强度、稳定性和耐久性降低;在行车荷载尤其是车辆重载作用下,路基极易累积过量塑性变形而失稳,导致路面结构病害。通过试验开展季节性冻土地区路基土力学特性研究是常用手段。关于冻融循环后土力学特性变化规律的研究成果较多,但在土的状态及试验条件,尤其是试验中
追本溯源,韧性(Resilience)是物理学领域材料科学中的一个基本概念。20世纪80年代,有学者首次将韧性概念与自然灾害联系起来。21世纪初期,韧性城市这一概念首次在联合国可持续发展全球峰会上被提出,随后,对国家韧性、社区韧性、工程系统韧性等方面的研究逐渐兴起并发展至今。2018年美国国家科学院国家研究委员会等机构编撰系列丛书,详细阐述灾害韧弹性概念。目前对工程系统地震韧性的研究范畴包括建筑结
从1906年美国San-Francisco地震算起,历经110余年的努力,现代地震工程取得重大进展。在1933年3月10日美国Los Angeles地区发生的Long Beach地震(Mw=6.3)中记录到了世界上第一条地震动加速度记录(后面简称地震动记录),具有重大历史意义。近百年来全世界已经收集到数以十万计的地震动记录。这些记录为结构抗震设计提供了极丰富的地震动数据集,目前最常用的选取输入地震
软土在我国分布广泛,随着城市建设的发展,软基处理成为工程建设中的关键,电动化学加固方法通过排水固结和离子迁移形成化学胶结作用来提高软基强度,相较于其它传统的软基处理方法,具有处理工期短、强度提高显著、均匀性好等优点。但目前针对电动化学加固机理的研究尚不完善,工程应用也鲜见报道。本文通过室内试验、现场试验、微观机理分析和工程实践,确定了该方法在工程应用中的可行性和适用性。本文主要研究工作与取得的成果
随机有限断层模拟方法是目前地震工程领域最重要的近场高频地震动的模拟方法,是结构抗震设计地震动输入最重要的数据来源之一,能为目标地区的灾后救援和重建提供一定的依据。严重的震害损失迫使各国政府对防灾减灾工作的关注,近场地震动预测也成为地震工程领域一个亟待解决的关键性问题。在地震动模拟中,震源谱是至关重要的影响因素之一,对模拟结果有着重要的影响。其中,拐角频率又是震源谱中频率成分的体现,决定合成结果中频
地震预警技术旨在破坏性地震波到达目标区之前提供预警信息,从而为地震应急措施抢得时间以达到减灾效益,而在发震初期即对地震后续可能造成破坏的区域范围(潜在破坏区)进行快速预测,一直是地震预警系统精确发布有效警报的前提和难点。对于潜在破坏区的预测,一部分研究是基于预测的简化断层模型,依据地震动衰减规律完成对震中及周边区域地震动强度的预测,然而受到大震低估和确定模型耗时长等问题影响;另一部分是围绕台站处P
电磁式地震模拟振动台是拾振器校准及模型结构抗震的重要实验设备,振动台波形复现精度对拾振器校准及模型结构抗震实验结果有很大的影响。近年来,迭代学习控制和模糊控制技术在这个领域得到了广泛的应用,仍存在一些问题亟待解决。本文以小型电磁式地震模拟振动台控制器参数优化算法为研究对象,通过改进智能优化算法提高算法收敛精度、收敛速度及逃离局部最优解能力,实现对控制系统参数的整定,提高电磁式地震模拟振动台对地震波