城市大型地下结构强震动力灾变机理及过程模拟研究

随着城市地铁、地下商业街等地下空间大规模的开发和利用，以及近期国际上的几次地下结构地震破坏现象的警示，目前地下结构抗震问题受到了学术界和工程界的广泛重视。由于历史上地下结构震害并不多见，地下结构地震破坏机理分析和抗震设计方法在国际范围内也缺乏系统深入的研究，资料积累不足。就我国而言，迄今为止，还没有独立的地下结构抗震设计规范。本项目拟通过理论分析、数值模拟与模型试验的手段，对城市大型地下结构地震动力灾变研究涉及到的，(1)材料、构件的多维损伤动力本构模型与破坏准则；(2)地下结构与其赋存岩土介质的非线性动力耦合效应，以及岩土－地下结构系统的渐进破坏、失效过程模拟模型；(3)岩土－地下结构系统强震灾变模拟方法；(4)岩土－地下结构系统地震破坏机理与规律四个层面的问题进行系统深入的研究，为建立地下结构的抗震性态设计理论与分析方法奠定基础，为保障地下工程的安全建设和运营提供科学支撑。 2100433B

本项目拟瞄准重大研究计划重大工程的动力灾变的总体目标，针对城市高架桥梁、跨海桥梁和深水高墩桥梁等长大桥梁，系统开展强震作用下长大桥梁的灾变全过程及控制研究。通过研究复杂受力条件下材料、构件的损伤动力效应以及结构的多维非线性动力效应，建立材料、构件的损伤动力本构模型以及结构的多维非线性动力行为模拟模型；通过研究结构－介质之间的动力相互作用效应，建立多点、多维地震作用下长大桥梁考虑结构－介质动力相互作用的非线性地震反应分析方法；通过研究长大桥梁在强震作用下的失效破坏机理和破坏倒塌机制，建立长大桥梁强震灾变全过程的数值模拟方法与动态可视化技术以及强震灾变过程控制的理论与方法，再现强震作用下长大桥梁的损伤、破坏和倒塌的灾变全过程。为建立基于性态的长大桥梁抗震设计及减灾控制的理论与方法，为全面开展重大工程强震动力灾变模拟的系统集成，提供坚实的理论基础和技术支撑，因此具有重大的理论意义和工程价值。 2100433B

机场工程边坡稳定问题尚未引起人们的高度重视，岩溶地基高填方边坡在强震条件下的稳定性方面的研究基本是空白。西南山区机场建设工程大多具有高填方、超大土石方量、高烈度、建设环境复杂、影响因素多等特点，为保证工程安全，开展道面高边坡动力灾变机理及过程模拟研究，具有重要意义。本项研究以充分认识地质原型为基础，通过动力数值模拟、物理模拟等手段，结合原型试验成果与监测资料，探索岩溶机场边坡稳定性的分析方法，提出保证强震作用下岩溶地区复杂高边坡稳定的技术处理措施。本项研究的特点是：以数值模拟为主，通过原型试验、模型试验、数值模拟等宏观细观多尺度的集成技术，解决岩溶机场跑道高边坡在地震、地下水、起降振动等复杂环境条件下的灾变问题及工程处理措施。