港口、地下管线与设施的地震岩土工程问题既有新挑战,也有新进展
港口设施遭受的地震破坏很多是由岩土工程破坏引起的。Susumu Iai教授对港口区岩土结构抗震性能评价方面的新进展进行了综述,涉及岸壁墙、海堤、回填场地和建筑物。过去对受土液化影响的岩土结构抗震性能的评价往往基于模拟砂土不排水循环特性的传统方法,近期的进展和正在向前走的路是,在评价岩土结构抗震性能时,依据附加的循环和循环后土的特性,例如稳定状态的效应(残余强度)和循环与稳定状态效应的结合、孔隙重新分布的效应。另外,因土-结构-流体相互作用引起的耦合岩土灾害被认为是岩土工程的一个新挑战,2011年日本东北部大地震造成一栋坐落在桩基上的四层钢结构建筑物倾倒就是一个典型的例证。(https://www.daowen.com)
地下管线与设施直接受到地震岩土灾害的威胁。Thomas O’Rouke教授报告了针对地震引起的地面变形进行地下管线与设施改造加固的实例研究成果。近期遇到了一个重要的机遇,使用现场固化衬套和管子(分别称为CIPLs和CIPPs),改造地下设施以抗御地震引起的地面运动。CIPLs和CIPPs被用来现场修复管线,这样不用挖沟就可以使老旧设施延长使用寿命。这一技术能够加固设施,使设施抵御地震引起的瞬间和永久性地面变形。Thomas教授分析了地震动造成管线变形的不同模式,结果表明主要的模式是在管子的轴向。他介绍了估算地下设施对地震动波响应的简化分析模型和有限元分析模型,给出了用CIPLs和CIPPs改造后管线的全尺寸静力、拟静力和动力试验结果,并与有限元模型结果进行了对比。试验结果以改造后管线的脱黏力和轴力与位移特性的曲线来表征,管线原有的圆形裂口和弱连接部位被用不同内部水压的CIPLs进行了加固。他建立了衬套脱黏力和相关力与位移特性关系的数值模型,其分析结果与试验测量结果进行了对比。在此基础上,对应用模型分析结果和试验结果指导地下设施现场抗震加固提出了指导意见。