地震研究

以洛阳龙门石窟为研究对象,阐述了地震荷载下洞窟围岩损伤的影响因素; 采用动力有限元法,从地震动的不同工程特性、不同输入方向等方面入手,分析研究了不同地震作用下洞窟围岩的位移、速度和应力动态变化特征,并指出了围岩内振动位移、速度最大值以及应力集中出现的地方,对有无裂隙两种情况下围岩的位移、速度和应力值进行了对比。最后,根据岩体强度和莫尔—库仑破裂准则,分析了围岩在不同地震作用下可能出现的拉性、压性以及剪性破坏,为石窟文物地震安全评估及防灾对策研究提供了依据。

We list the main influencing factors causing the failure of the country rock of the Longmen Grottoes in Luoyang City,Henan Province.Using finite element method,and aiming at the engineering characteristics,input directions,etc of the ground motion,we study the dynamic displacement,velocity,and stress variation of the country rock under different seismic loads and determine the locations where the maximum displacement,maximum velocity and stress concentration appear.Then,we compare the displacement,velocity,and stress of the country rock which has fractures with the ones of the courtry ROCRwhich has no fractures.On the basis of the Mohr-Coulomb Failure Criterion,we study the possibility of failure of the country rock,which serves as a reference for the assessment of seismic stability and the protection of culture relics of the Grottoes.

引言
1 地震荷载下龙门石窟围岩动态损伤的影响因素
2 有限元分析原理和方法
3 围岩变形破坏机制研究与分析
4 结论

图1 龙门石窟外围区域历史地震和活动断裂分布<br/>Fig.1 Distribution of historical earthquakes and active faults around the Longmen Grottoes area

图1 龙门石窟外围区域历史地震和活动断裂分布
Fig.1 Distribution of historical earthquakes and active faults around the Longmen Grottoes area

表1 洞窟围岩力学参数<br/>Tab.1 Mechanical parameters of country rock

表1 洞窟围岩力学参数
Tab.1 Mechanical parameters of country rock

图2 地震动加速度时程曲线<br/>Fig.2 Time history of ground motion acceleration

图2 地震动加速度时程曲线
Fig.2 Time history of ground motion acceleration

图3 接触面单元分析模型<br/>Fig.3 Analytic model of contact surface element

图3 接触面单元分析模型
Fig.3 Analytic model of contact surface element

图4 有限元计算模型<br/>Fig.4 Computational model of FEM

图4 有限元计算模型
Fig.4 Computational model of FEM

图5 有无裂隙两种情况下岩体位移场快照<br/>(a)含裂隙;(b)不含裂隙<br/>Fig.5 Displacement field snaps of country rock including or excluding crack(a)crack included;(b)crack excluded

图5 有无裂隙两种情况下岩体位移场快照
(a)含裂隙;(b)不含裂隙
Fig.5 Displacement field snaps of country rock including or excluding crack(a)crack included;(b)crack excluded

图6 不同PGA和不同持时条件下的最大振动位移曲线<br/>Fig.6 The maximum vibrant displacement curves of different PGA and durations

图6 不同PGA和不同持时条件下的最大振动位移曲线
Fig.6 The maximum vibrant displacement curves of different PGA and durations

图7 不同特征周期条件下的最大振动位移曲线<br/>Fig.7 The maximum vibrant displacement curves of different characteristic periods

图7 不同特征周期条件下的最大振动位移曲线
Fig.7 The maximum vibrant displacement curves of different characteristic periods

图8 有无裂隙对最大振动位移的影响曲线<br/>Fig.8 The maximum vibrant displacement curves of country rock including or excluding crack

图8 有无裂隙对最大振动位移的影响曲线
Fig.8 The maximum vibrant displacement curves of country rock including or excluding crack

图9 某时刻应力场快照(a)拉应力;(b)剪应力<br/>Fig.9 Snaps of stress field at a certain moment(a)tensile stress;(b)shear stress

图9 某时刻应力场快照(a)拉应力;(b)剪应力
Fig.9 Snaps of stress field at a certain moment(a)tensile stress;(b)shear stress

表2 不同地震荷载下节点最大拉应力值(MPa)<br/>Tab.2 Maximum tensile stress of some nodes under different earthquake loads(unit:MPa)

表2 不同地震荷载下节点最大拉应力值(MPa)
Tab.2 Maximum tensile stress of some nodes under different earthquake loads(unit:MPa)

表3 不同地震荷载下节点最大剪应力值(MPa)<br/>Tab.3 Maximum shear stress of some nodes under different earthquake loads(unit:MPa)

表3 不同地震荷载下节点最大剪应力值(MPa)
Tab.3 Maximum shear stress of some nodes under different earthquake loads(unit:MPa)

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中国地震台网中心.中国地震台网(CSN)地震目录(2010-03-15)[2010-05-01].http://www.csndmc.ac.cn/newweb/data.htm#.
GB/T 50011-2001.建筑抗震设计规范[S].

备注

引言

1 地震荷载下龙门石窟围岩动态损伤的影响因素

2 有限元分析原理和方法

3 围岩变形破坏机制研究与分析

4 结论

期刊信息