复杂环境耦合作用下土坡的灾变机理及TDR监测技术

通过室内土性试验，尤其是剪切带的形成和发展过程的测试，建立描述剪切带形成过程及峰后土体力学特性的模型。据此揭示上坡渐进累积破坏的机理，形成有限元分析理论并研制相应的程序，提出TDR监测上坡稳定的系统理论和方法，形成一套基于土体渐进累积破坏的土坡稳定分析方法和监测系统，并通过示范性工程验证。 2100433B

本项目通过三年的研究工作，已完成项目计划内容，并取得了一系列研究成果。 本项目从汶川地震收集的山岭隧道震害资料出发，统计分析了汶川地震中山岭隧道的震害资料，提出了山岭隧道抗震风险层次分析模型，深入调查了受损隧道的地质构造情况，研究了跨断层隧道的震害特征，并系统描述了跨断层隧道的震害形态。 通过断层活动与地震耦合作用下隧道—断层体系的灾变机理研究，提出了采用损伤指标和能量指标分析隧道—断层体系的非线性反应，建立起基于损伤指标和能量指标的隧道—断层体系的安全性评价体系。并提出了在隧道断层处设置结构构造的措施。 根据穿越活动断层隧道的地震动力响应特性，分析了不同影响因素下隧道纵向抗震设防长度，数值模拟结合振动台试验，提出了分级量化指标。根据震害调查分析及模拟结果，对断层区隧道的抗震设防进行了分段，根据不同位置制定了不同的对策措施，并且通过现场测试验证，修改完善了设防体系，最终提出了跨断层隧道抗震设防应用性设计参数。 发表学术论文10篇，其中SCI收录2篇，EI收录7篇，部分研究成果发表在《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（SCI收录）、《Disaster Advances》（SCI收录）、《中南大学学报（自然科学版）》(EI收录)、计算力学学报学报(EI收录)、土木工程学报(EI收录)及《现代隧道技术》(EI收录)等国内外期刊上。另外，发表学术专著一部，并获得大连市人民政府资助出版。 2100433B

波浪及地震引起的海床液化和滑动是海底管线灾变的主要原因，合理的海底管线安全评价方法建立在对海床液化及海床滑动准确预估的基础之上。本项目主要采用空心圆柱试验模拟复杂应力路径下的粉砂土的液化全过程，反映流动液化和反复流动的性态，并采用统一的本构关系数值模拟海床液化和后液化位移情况。在此基础上建模分析液化砂土中海底管线运动规律（上抬或下沉），以及粘塑性流滑海床中海底管线运动规律（滑移），并最终完善液化及流滑砂土的粘塑性模型及其参数测试技术。研究海底管线TDR监测系统中同轴电缆的规格和埋入方式，探讨TDR系统的布线和监测方法，研究同轴电缆的反射波性状和管道损伤、海床滑移量的相关关系，提出工程监控的预警指标及其确定方法。本项目研究成果有重要的理论和实用价值。 2100433B