汶川地震粗粒土路基震动相变研究结题摘要

按照项目执行计划的要求，开展了汶川地震强震区典型路段公路震害调研，完成了有侧限挡墙防护路基震动沉陷（震陷）、无侧限斜坡路基震动破坏这两种震动相变致灾现象的归纳总结；在此基础上，完成了粗粒土路基震动沉陷及破坏振动台试验和斜坡路基震动破坏试验，并进行了相应的离散元数值计算；并针对粗粒土颗粒的离散元模拟提出了基于弹塑性理论的接触模型。研究揭示了宏观震害现象的细观物理、力学机制，证实了有侧限粗粒土路基震陷的地震动强度阈值问题，即存在“震陷阈值”，发现了无侧限路基的震动破坏的阈值问题，及存在“破坏阈值”；弹塑性颗粒接触本构模型从物理本质上反应了颗粒动态接触特性，将成为岩土类材料在低周期循环荷载作用下疲劳及损伤研究的基础。 2100433B

汶川地震对山区铁路、公路粗粒土填方路基造成了严重损毁。地震以何种方式影响粗粒土填料颗粒的物理力学行为并进而对路基的变形破坏起主导作用是亟待解决的关键科学问题。项目基于软凝聚态物理学的观点提出假设：粗粒土路基存在震动相变行为，当地震作用强度较小时会发生剪缩-剪胀转变，当地震作用强度较大时会发生流动-堵塞转变。拟通过震区调研分析识别出典型的震动相变现象；利用振动台模型实验重现粗粒土路基震动相变行为；结合大规模离散元数值计算，揭示震动相变过程中粗粒土颗粒的组构特征、力学特征和运动规律，以及震动相变发生的临界条件、方向和相变进行的方式；从而验证以上假设并建立适用于汶川震区的粗粒土路基两参数震动相变模型和具有普适性的粗粒土路基三参数震动相变模型。研究成果可望为粗粒土路基震害识别、震害评估和震害控制提供理论基础，也期对交通土建领域防灾减灾学科的发展起到推动作用。

内容简介

本书共6章，可分两大部分，第一部分(前4章)总结了地震烈度与地震动参数(PGA、PGV)的研究现状及理论，并收集了有关宏观地震烈度与地震动参数的对应关系，对其处理、分析与总结，给出了我国地震烈度与地震动参数对应的合理范围；第二部分(第5章)是基于房屋震害评定地震烈度的研究，对收集的我国房屋震害数据进行统计分析，给出了不同烈度对应的不同结构类型房屋的震害描述。 2100433B

本项目通过理论分析研究地震动特性的定量估计方法，构建地震动时域和频域特性的参数化模型；基于用模型特征参数相关近似地震动时程相关的思路，建立多维和多点地震动的相关模型；基于大量强震地面运动记录，研究多维和多点地震动相关参数的统计特征及其影响因素，通过回归分析建立考虑空间分布特征的多维和多点地震动相关参数的衰减模型（规律）；提出时域和频域分别相关的设计空间地震动参数、设计地震动随机模型和人造地震波反演技术。本项目研究从一个新的思路研究空间地震动问题，成果将为重大工程结构的抗震分析与设计提供实用的空间设计地震动输入，并可为抗震规范的修订提供参考。 2100433B