多點(diǎn)、多向地震耦合作用下高土石壩動(dòng)力災(zāi)變研究項(xiàng)目摘要

土石壩由于其對(duì)基礎(chǔ)條件具有良好的適用性、能就地取材和充分利用建筑物開(kāi)挖料、造價(jià)較低及抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，是世界各國(guó)廣泛采用的壩型。高土石壩的地震荷載具有多點(diǎn)、多向輸入的特點(diǎn)，需采用非線性地震耦合反應(yīng)進(jìn)行高土石壩抗震分析。本項(xiàng)目研究考慮隨機(jī)性、獨(dú)立性的多點(diǎn)、多向輸入地震波的合成方法，建立多點(diǎn)、多向輸入地震耦合反應(yīng)分析方法，實(shí)現(xiàn)真正意義上的多點(diǎn)、多向輸入地震耦合作用下高土石壩動(dòng)力災(zāi)變數(shù)值模擬，揭示高土石壩地震災(zāi)變特性、災(zāi)變機(jī)理，分析地震液化引起的局部破壞對(duì)高土石壩整體穩(wěn)定性的影響，進(jìn)而有針對(duì)性地提出高土石壩地震災(zāi)變控制方法。以雙江口土質(zhì)心墻堆石壩作為依托工程，進(jìn)行工程應(yīng)用研究。研究成果將豐富高土石壩地震災(zāi)變分析與控制理論，對(duì)雙江口土質(zhì)心墻堆石壩工程抗震有重要的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)其他高土石壩工程抗震也有較好的借鑒意義。 2100433B

本項(xiàng)目通過(guò)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(guò)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(guò)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(zhuān)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(kāi)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)。

本書(shū)總結(jié)了作者在高土石壩地震災(zāi)變模擬方面的研究成果，囊括了從理論、方法到工程應(yīng)用的內(nèi)容，主要包括：筑壩材料剪脹特性和本構(gòu)模型、堆石體與面板結(jié)構(gòu)面本構(gòu)模型、壩-庫(kù)水流固耦合精細(xì)分析方法、混凝土防滲體漸進(jìn)破壞分析方法、高土石壩-河谷-地基動(dòng)力相互作用、高土石壩地震破壞全過(guò)程高性能計(jì)算軟件系統(tǒng)、紫坪鋪大壩地震破壞全過(guò)程模擬和驗(yàn)證、高面板壩面板地震安全控制方法和一批世界級(jí)高土石壩工程應(yīng)用。