高壩旋轉(zhuǎn)地震響應(yīng)三維數(shù)值模擬與旋轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)

旋轉(zhuǎn)地震學(xué)作為新型學(xué)科對加深理解工程結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)特征與地震破壞機(jī)理起著重要作用，可為大壩抗震設(shè)計(jì)中地震峰值旋轉(zhuǎn)譜新指標(biāo)的提出提供理論基礎(chǔ)。本項(xiàng)目圍繞大壩旋轉(zhuǎn)地震響應(yīng)這一研究目標(biāo)，從旋轉(zhuǎn)地震荷載的施加、結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地震響應(yīng)、地震過程中大壩結(jié)構(gòu)與地基和水庫的相互作用、結(jié)構(gòu)材料的損傷開裂及裂紋擴(kuò)展模擬、以及典型結(jié)構(gòu)振動臺模型試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)破壞試驗(yàn)等方面開展研究。前期開展了在有限元程序中對結(jié)構(gòu)施加地震荷載旋轉(zhuǎn)分量的方法以及旋轉(zhuǎn)分量對結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響的研究，并結(jié)合振動臺模型試驗(yàn)對地震的作用效應(yīng)與規(guī)律性進(jìn)行機(jī)理性研究，同時建立了大壩-地基-庫水動力相互作用的直接耦合分析模型，能夠模擬行波和快衰波的傳播，模型優(yōu)良的收斂性和高精度可有效解決三者動力相互作用問題。中期開展了高拱壩地震響應(yīng)分析與抗震安全評價(jià)的研究，我們開發(fā)了一套拱壩三維有限元動力損傷分析模型重現(xiàn)沙牌拱壩在汶川地震中的抗震行為，并分析了拱壩裂縫產(chǎn)生的原因和抗震機(jī)理，此外我們建立了一種近似的高效增量動態(tài)分析使抗震安全性評價(jià)更符合結(jié)構(gòu)真實(shí)動力工作形態(tài)，并將其應(yīng)用于大崗山拱壩來驗(yàn)證了分析方法的可行性。后期著重于TI介質(zhì)中地震波旋轉(zhuǎn)運(yùn)動特性研究，我們推導(dǎo)了TI介質(zhì)中地震波旋轉(zhuǎn)與相速度關(guān)系，對不同介質(zhì)模型的地震波旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行模擬，以分析旋轉(zhuǎn)地震運(yùn)動特性。同時，我們考慮震源特性和場地地形條件，提出基于譜元法的地震動場模擬并應(yīng)用于大崗山拱壩區(qū)域及溪洛渡水庫誘發(fā)地震的地震動模擬，通過模擬結(jié)果與地震實(shí)測記錄的對比充分檢驗(yàn)了方法和模型的有效性。此外我們采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)及環(huán)境背景噪聲技術(shù)構(gòu)建地震區(qū)域內(nèi)地質(zhì)三維速度結(jié)構(gòu)，為地震波傳播模擬提供更精確的傳播介質(zhì)模型。同時我們針對一些工程壩址區(qū)深厚覆蓋層的地震響應(yīng)問題，建立了超大規(guī)模譜元法模型，模擬了純剪切震源作用下河谷覆蓋層的動力響應(yīng)；對壩址區(qū)地震傳播的方向性效應(yīng)等問題，建立了綜合數(shù)值模型，研究了速度大脈沖分布區(qū)域及斷層破裂速度對方向性效應(yīng)的影響。該項(xiàng)目的實(shí)施及其取得的成果可加深理解大壩地震破壞機(jī)理和地震波傳播規(guī)律，為高拱壩抗震設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。 2100433B

旋轉(zhuǎn)地震學(xué)是近十多年來新發(fā)展起來的科學(xué)。無論對全球還是區(qū)域地震波場，傳統(tǒng)的觀測均包括兩大類,即（1）三分量位移（速度或加速度）觀測與（2）地球形變場觀測（應(yīng)變）。近十年來發(fā)展了地面旋轉(zhuǎn)觀測，從而使得地震活動與地面運(yùn)動監(jiān)測更為完備，應(yīng)用前景廣闊。本項(xiàng)研究擬探討水庫大壩對旋轉(zhuǎn)地震的響應(yīng)，通過對不同震級、不同方位和不同震中距天然地震激發(fā)，分析不同振型地震波如縱波、橫波、瑞雷波和勒夫面波旋轉(zhuǎn)分量特征，以其為輸入，構(gòu)建大壩對旋轉(zhuǎn)地震響應(yīng)的三維有限元模擬方法與技術(shù)，應(yīng)用于中國西部白鶴灘拱壩等300米級高壩地震響應(yīng)分析，并構(gòu)建相應(yīng)的三分量平動位移加速度記錄以及三分量旋轉(zhuǎn)位移加速度記錄。結(jié)合高壩混凝土材料進(jìn)行典型結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動破壞實(shí)驗(yàn)，研究地震旋轉(zhuǎn)分量作用機(jī)理與結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征。該項(xiàng)目的實(shí)施將有助于加深理解大壩地震破壞機(jī)理，為大壩抗震設(shè)計(jì)中地震峰值旋轉(zhuǎn)譜新指標(biāo)的提出提供理論基礎(chǔ)。

兩棵二叉樹之間的旋轉(zhuǎn)距離指的是, 其中一棵樹通過盡可能少的樹旋轉(zhuǎn)變換到另一棵樹, 此過程中所使用的旋轉(zhuǎn)次數(shù). 對于一個包含相同個數(shù)節(jié)點(diǎn)的二叉樹集合, 它們兩兩之間的距離可以構(gòu)成一個度量空間. 是否存在一個算法, 能在多項(xiàng)式時間內(nèi)計(jì)算兩個二叉樹之間的旋轉(zhuǎn)距離, 目前還是一個未決問題。

大壩的抗震安全是強(qiáng)震區(qū)建設(shè)高壩大庫必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。本書是關(guān)于混凝土壩地震非線性響應(yīng)過程模擬的專著。介紹了在考慮混凝土細(xì)觀非均勻性影響下的混凝土壩地震損傷破壞模型、混凝土拱壩和重力壩在強(qiáng)震作用下的災(zāi)變過程的模擬，以及在此基礎(chǔ)上開展的混凝土壩地震風(fēng)分析和抗震加固分析的模擬等內(nèi)容。本書可供力學(xué)、水利、土木、交通、港口、工業(yè)民用建筑等領(lǐng)域從事混凝土理論研究的科學(xué)研究工作者和工程技術(shù)人員閱讀。