近断层危害场三维断裂力学分析

根据淄博市及邻近地区中强以上地震的相关数据和相关的地质资料,在活断层探测和地震小区划研究和剖析典型地震活断层近断层危害性影响场的基础上,建立了淄博市重点活动断裂(张店-仁河断裂)地震危害性评价的地质-构造三维结构模型,对活断层近断层地震危害场进行了数值模拟,并对张店-仁河断裂近断层变形场、应力场和位移场的计算结果进行了分析.     

混凝土断裂过程的力学模型与数值模拟

混凝土是一种典型的非均匀准脆性材料,其断裂过程是非常复杂的.评述了混凝土断裂以及断裂过程研究的进展状况,主要总结了一些研究混凝土断裂的宏观力学方法和模型,介绍了从混凝土的细观层次出发模拟其断裂过程的数值模型.最后,简单介绍了作者用细观数值方法模拟混凝土宏观断裂过程的研究成果.      

工程活动断裂鉴定的时限标准讨论

鉴定工程活动断裂时限标准的制订需考虑科学性与工程安全性原则。活动断裂时限的确定依赖于对构造活动阶段性与重复性的认识 ,通过对中国大陆晚第四纪以来构造变形与断裂活动性特点的综合分析研究 ,得出了晚更新世晚期 (约距今 3万年 ) ,中国大陆发生了一次广泛的构造变动 ,经历这次构造变动后 ,各地的构造变形特征进入了一个新的阶段 ,其总体活动性质与活动强度没有大的改变 ,这一结果是确定工程活动断裂时限的科学基础。从工程安全性考虑 ,在中国大陆将活动断裂的时限定为晚更新世以来活动过的断裂偏于保守 ;定义为全新世以来活动过的断裂又存在较大的风险。而将晚更新世晚期 (约距今 3万年 )作为鉴定活动断裂的时限从科学意义上有其合理性 ,并符合工程安全性需要。但对一些安全性要求极高的重大工程 ,相关活动断裂的鉴定时限以晚更新世 (约距今 12万年 )为宜     

瑞典爱斯泼硬岩实验场地应力研究

爱斯泼 (A..sp o..)硬岩实验场 (HRL)是瑞典拟建的永久储放核废料的场地。实测地应力结果表明, 应力的大小和方位变化较为复杂。通过初步分析认为, 场地附近地应力的变化与断裂构造的发育有关。应用离散元方法, 分别选择平面模型和剖面模型模拟了应力场。模拟结果表明, 地应力的量值和方位在断裂附近均发生明显变化, 且与实测结果较吻合。主应力在断裂附近发生不同程度的偏转, 偏转的幅度与断裂走向和区域应力方向之间的夹角有关。应力的量值在断裂附近也有明显变化。在剖面模型中, 较缓倾角断裂模型的模拟结果最接近实测结果。文中还探讨了断裂带法向刚度和切向刚度的计算方法。     

界面裂纹萌生与扩展的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究了裂纹在界面端处萌生与沿界面扩展的临界条件. 模拟考虑了一双相材料的3种模型，即构成90°/90°和 90°/180°夹角的两个界面端和一个界面裂纹. 模拟采用了包含原子区域与连续区域的并发型多尺度模型，即在界面端尖端和裂纹尖端附近 采用分子动力学(MD)方法，MD区域之外则按照线弹性有限元方法分析. 结果表明，在断裂启动时刻，3个模型沿界面的最大应力均达到界面理想强度；而且，其界 面能恰好足以克服界面材料的本征内聚能. 因此，界面端裂纹萌生与沿界面扩展的断裂条件可以通过界面理想强度和内聚能联系起来. 并基于模拟计算结果提出了界面断裂启动的统一准则.     

基于光滑有限元法的热-弹相场断裂研究

基于相场理论，论文构建了热力耦合作用下热-弹性材料的复杂断裂控制方程，采用光滑有限元法对该模型进行了数值离散；设计编写了相应的Matlab计算程序；开展了热-力载荷下的二维拉伸断裂模拟，将结果和有限元计算结果对比，吻合一致.同时采用该模型开展热冲击下陶瓷板的多裂纹扩展过程模拟，计算结果和实验结果吻合良好，验证了论文方法的有效性.     

20#钢动态拉伸断裂行为及其临界损伤度研究

首先对一维应变平面冲击载荷下20#钢的动态拉伸断裂行为进行了实验研究,考察了加载应力和拉伸应变率影响;然后基于损伤度函数模型,对实验进行了数值模拟研究,结果表明：模型中定义的特征物理量一断裂临界损伤度与外载荷条件（加载应力和拉伸应变率）的无关性或不敏感性;最后,采用Ls-dyna动力有限元程序并嵌入损伤度函数模型,对滑移爆轰下20#钢柱壳内爆驱动层裂进行二维数值模拟研究,结果表明：一维应变平面层裂实验和模型计算确定的损伤模型参数,也适用于描述柱壳构形复杂应力环境下的动态拉伸断裂问题．从而初步证实了断裂临界损伤度可以看作是一个表征延性金属动态拉伸断裂的内禀物性参数．     

在材料研制中的连续介质细观力学有限元建模现状评论（译文）

评述了机械载荷下材料力学行为有限元模拟的先进技术.分析 了考虑材料微观及细观结构情况下，对材料变形、损伤、断裂进行模 拟时各种方法的优缺点及发展前景.阐述了对材料行为模拟方法的发 展，包括基本的及先进的方法，如体胞方法、真实结构模拟、粘结区 模型等.分析了在先进新材料的开发中运用有限元方法的可能性     

基于离散元的杆件断裂全过程数值模拟

杆件的断裂会涉及到大变形、非线性以及不连续等问题,通常的数值计算方法模拟这种复杂力学行为具有局限性。本文基于颗粒离散元法DEM,将接触粘结处的分布式弹簧用梁纤维进行等效,提出了一种适于结构弹塑性分析的DEM纤维梁模型,然后在此基础上构建了构件断裂模拟算法以及纤维破环准则。将该模型应用于悬臂梁结构,模拟了悬臂梁从弹性到弹塑性阶段,再到断裂破坏的全过程,数值模拟得到的结构响应和截面开裂破坏形态均较合理。最后将该方法应用于单层网壳倒塌破坏模拟,并与网壳振动台倒塌试验进行对比,结果表明,数值模拟得到的杆件断裂过程及结构倒塌模式与试验现象一致,验证了该模型的正确性和适用性。     

损伤演化对韧性金属碎裂过程的影响

固体在冲击拉伸载荷作用下会断裂成多个碎片，基于线性内聚力断裂假设的Mott-Grady模型能较好地预测碎裂过程所产生的平均碎片尺度的下限。然而实际上，韧性金属的损伤演化是多元化的，为此通过数值模拟方法研究了不同损伤演化规律对韧性碎裂过程的影响。利用ABAQUS/Explicit动态有限元软件数值再现了韧性金属杆（45钢）在高应变率下拉伸碎裂的过程，分析了线性和非线性损伤演化对韧性碎裂过程的影响规律。结果表明:损伤演化规律对韧性金属的碎裂过程具有显著影响，非线性指标α越大，碎裂过程产生的碎片数越少；Grady-Kipp碎裂公式仍能在一定范围内预测韧性碎裂过程中产生的碎片尺寸；当非线性指标α远大于零时，在较低冲击拉伸载荷作用下，数值模拟结果和Grady-Kipp模型预测值偏差较大，随着应变率增大，数值模拟结果与Grady-Kipp模型预测值吻合较好。     

西安地铁二号线沿线地裂缝未来位错量估算及工程分级

地裂缝在地铁设计使用期内的最大垂直位错量是西安地铁二号线穿越地裂缝结构设计的一个十分重要的参数。本文以历史水准监测资料为基础,分析了西安地铁二号线沿线各地裂缝在不同历史阶段的活动特征与活动原因,对各地裂缝的未来活动趋势进行了预测。然后通过基于不同时间段地裂缝活动速率的最大垂直位错量估算结果的对比分析,得出了地铁设计使用期内各条地裂缝与地铁交汇点处地裂缝的最大垂直位错量,并以此为依据,将西安地铁二号线沿线地裂缝分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级等4个工程级别。     

西安地铁二号线沿线地裂缝特征、危害及对策

地裂缝是西安地区典型的地质灾害,对该地区的各类工程建筑、交通设施、城市生命线工程及土地资源造成威胁,尤其是对拟建的西安地铁二号线的施工与安全运营影响更大。本文首先介绍了西安地裂缝的基本特征,然后阐述了西安地铁二号线穿越地裂缝的基本情况。根据实际观测数据及地表累计活动量确定了地铁二号线穿越的各条地裂缝在不同时间段的活动速率及地裂缝活动的影响范围,在此基础上提出了针对地裂缝灾害的防治措施。     

西安地裂缝活动趋势分析

西安地裂缝的形成及活动主要受构造活动及人类活动因素影响, 而近来地裂缝的超常活动主要与过量抽取地下水引起的地面不均匀沉降有关。根据对抽水及地面荷载引起地层压密固结过程的分析、地下水位变化趋势的分析以及应用 Ver-hulst模型计算、预测结果, 西安地裂缝的强烈活动将有减缓或逐渐稳定的趋势。有关地裂缝活动的最新实际监测数据已显示出一些相应的征兆。     

西安地区活动断裂活动性的Fuzzy Grey模式评价

应用计算流体动力学方法对人体在循环呼吸模式下口喉模型内的气流运动特性进行数值模 拟,分析了循环呼吸模式下口喉模型内的气流组织形式以及气流运动对呼吸道壁面以及气溶 胶运动沉积的影响. 吸气阶段,在咽部外壁和声门下游气管上部外壁气流发生分离,形成分 离区. 呼气阶段,分别在咽部外壁和喉部外壁形成高速区. 循环呼吸模式下,咽部、喉部与 气管内的高轴向速度区和二次涡流运动均是在呼吸过程中间歇性的产生,形成的高剪应力区 也是间歇性的. 壁面受到的剪应力周期性地改变方向,引起壁面劳损和组织损伤的可能性增 大,同时在这些部位容易造成气溶胶的沉积.     

基于GIS广州市主城区地面塌陷危险性评价

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市主城区地面塌陷频繁发生且损失严重。采用信息量数学模型与GIS技术结合对其地面塌陷灾害进行危险性评价。选取了断裂构造、地壳稳定性、第四系覆盖层厚度、基岩岩性、地下水动力条件、地表人类活动强度和地下活动强度等7个指标中的21个变量构建了危险性评价指标体系,应用ArcGIS软件参与了数据的采集、管理、分析和评价结果表达等过程,将广州市地面塌陷灾害危险性分为极不稳定级、不稳定级、次不稳定级、基本稳定级和稳定级5个等级,极不稳定级主要分布在主城区西北角,次不稳定级分布面积最广。研究结果表明:复杂的地质环境和剧烈的人类活动相耦合,加剧了地面塌陷的发生。     

构造重力扩展机制的地质力学模拟研究

本文采用相似材料的地质力学机制模拟试验再现并验证了西安地裂缝的构造重力扩展机制，得出了构造重力扩展机制是西安地裂缝形成的根本成因，同时还得出了工程建筑物只要避开地裂缝一定距离就可以安全布置，以及西安地裂缝最大可能延深为老第三系地层的中上部等重要结论，初步揭示了现今西安市异常地面沉降的成因，具有一定的理论价值和社会效益。     

与地震相关的西安地裂事件的全过程研究

运用历史分析方法,通过物探、热释光测年、古建筑地震地裂反应分析等,探讨了新生代以来与地震相关的西安地裂事件全过程,初步建立了与地震相关的西安地裂事件历程,并按地质历史、地震记载历史、现代三个阶段讨论了地裂灾害特征。并结合地裂场地地震动力效应研究,对未来 5 0年内与地震相关的地裂危险进行了预测。本文成果不仅可指导西安城市建设规划,而且为地裂灾害工程抗防提供了依据。     

地裂缝错动对地铁区间隧道影响的三维离散元分析

拟建西安地铁2号线穿越10条地裂缝,地裂缝活动将影响地铁2号线的安全运营。应用三维离散元程序3DEC建立三维计算模型,分析了裂缝带错动对地铁区间隧道盾构管线的影响,得出了不同错距工况下隧道衬砌的变形和应力。通过计算得知,当土体上下盘底部竖向错距由10cm增大到93cm时,引起的衬砌竖向变形量由0. 712cm增大到13. 99cm,且最大变形均发生在沿纵向约35～36m处,距裂缝带距离约为9. 5～8. 5m;引起的管道纵向最大拉应力则由0. 65MPa增大到18. 43MPa,最大压应力由0. 611MPa增大到16. 9MPa,且最大应力区与最大变形区一致。这一结论的获得可为地铁设计、施工及其安全运营提供科学的理论指导及设计依据。     

A variational approach to analyze a natural fault with hydraulic fracture based on the strain energy density criterion

A simplified analytical model of the interaction between a hydraulic fracture and an existing natural fault is developed. The mechanical activation of the natural fault as a result of contact with a pressurized fracture is described for plane strain conditions and quasi-static fracture propagation approximation. Using a variational approach, the normal and shear stresses, as well as the boundaries of the open and sliding zones along the fault, are predicted for three stages of the fracturing process (fracture approaching, coalescence, and fluid penetration). An accumulated concentration of shear stress at the tip of the fault’s sliding zone is shown to create sufficient tensile stress to initiate a new tensile crack on the opposite side of the fault, provided either the differential in situ stress is low or the friction coefficient is sufficiently large. The results of direct numerical simulation of the fracture interaction fit the model predictions made from the strain energy density fracture criterion.     

西安地裂与地面沉降灾害投影寻踪分析预测

本文应用80年代新兴的投影寻踪技术对西安地裂与地面沉降灾害问题进行了分析预测,其结果对控制这些灾害具有一定的指导意义。