zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Sự lan truyền sóng động đất: Thí nghiệm máy ly tâm và mô phỏng trong FLAC

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

26
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Sự lan truyền sóng động đất: Thí nghiệm máy ly tâm và mô phỏng trong FLAC trình bày đánh giá sự lan truyền sóng trong đất sử dụng thí nghiệm mô hình ly tâm và mô hình trong FLAC3D. Kết quả nghiên cứu cho thấy đỉnh gia tốc tăng nhiều trong tầng đất, đặc biệt ở trên bề mặt nền trong các trường hợp cường độ động đất nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sự lan truyền sóng động đất: Thí nghiệm máy ly tâm và mô phỏng trong FLAC

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 SỰ LAN TRUYỀN SÓNG ĐỘNG ĐẤT: THÍ NGHIỆM MÁY LY TÂM VÀ MÔ PHỎNG TRONG FLAC Ngô Văn Linh Phân hiệu Trường Đại học Thủy lợi tại Bình Dương, email: ngovanlinh@tlu.edu.vn 1. TỔNG QUAN là modun cắt và vận tốc sóng cắt, các chỉ tiêu động của lớp đất đó như độ giảm modun Sự lan truyền sóng trong đất và sự gia tăng cắt [2]. gia tốc động đất ở trong lớp đất yếu là một Nghiên cứu này nghiên cứu sự lan truyền yếu tố quan trọng trong phân tích động đất. sóng trong đất và quy trình xác định các đặc Nghiên cứu này đánh giá sự lan truyền sóng trưng tính chất của đất để mô phỏng chính trong đất sử dụng thí nghiệm mô hình ly tâm xác được sự lan truyền sóng trong đất xét về và mô hình trong FLAC3D. Kết quả nghiên cả thời gian và tần số của một trận động đất. cứu cho thấy đỉnh gia tốc tăng nhiều trong Thí nghiệm ly tâm cho một tầng cát với điều tầng đất, đặc biệt ở trên bề mặt nền trong các kiện dao động ở đáy lớp đất tương ứng với trường hợp cường độ động đất nghiên cứu. trận động đất Hachinohe. Mô phỏng bằng Các thông số thể hiện phi tuyến động của đất FLAC3D với các tính chất đất được xác định như độ giảm cường độ kháng cắt G/Gmax, hệ từ thí nghiệm và kết quả gia tốc trong đất thu số cản nhớt và biên vô hạn là hết sức quan được tương đồng với thí nghiệm máy ly tâm. trọng trong các mô hình phân tích động đất theo thời gian. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2. GIỚI THIỆU CHUNG 3.1. Thí nghiệm ly tâm Sự lan truyền sóng động đất trong môi Thí nghiệm máy ly tâm cho mô hình đất trường đất đá là một vấn đề hết sức quan được thực hiện tại trung tâm Centrifuge, Viện trọng trong tính toán thiết kế cho công trình Khoa học công nghệ Hàn Quốc (KAIST). Máy đặt trên nền khi có động đất xảy ra. Khi một ly tâm có bán kính 5 m và tải trọng đầy tải là chấn động xảy ra ở nền đá, sóng động đất sẽ 2400 kg. Trên máy có gắn một máy tạo gia tốc được lan truyền qua các lớp đất đá và gây ra động đất theo phương ngang với đỉnh gia tốc sự dịch chuyển và dao động cho bề mặt đất 40 g ở tải gia tốc trọng trường do li tâm là 70 g. cũng như những công trình đặt trên nền đất. Mẫu đất cát silica được tạo trong một hộp mẫu Trong phân tích ảnh hưởng động đất đến tương đương (hộp được tạo từ những khung công trình khi có xét đến tương tác công trình nhôm ngăn cách bởi những lớp cao su và viên - móng - nền (phân tích phi tuyến theo thời bi sắt để có thể dịch chuyển cùng với đất). Do gian), sự lan truyền sóng động đất trong đất vậy ảnh hưởng của biên hộp có thể được giảm nền là hết sức quan trọng và ảnh hưởng trực bớt. Kích thước hộp (Dài-rộng-cao) là tiếp đến dao động của mặt nền và của công (490-490-630) mm. Gia tốc trọng trường do trình [1]. Sự lan truyền sóng trong đất và sự máy ly tâm tạo ra được chọn là 45 g. gia tăng gia tốc nền khi sóng lan truyền từ đá Phương pháp rót cát được sử dụng để tạo lên mặt đất cần được nghiên cứu do phụ mẫu đồng nhất với độ chặt khoảng 80 % thông thuộc nhiều vào yếu tố như cấu tạo địa chất qua hiệu chỉnh. Tính chất của đất được xác đất nền, chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đặc biệt định thông qua các thí nghiệm trong phòng 145
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 như thí nghiệm xác định khối lượng riêng, thí Drnevich không thể mô phỏng. Phần tử biên nghiệm cắt ba trục trên mẫu đất cùng độ chặt vô hạn (Free-field) được sử dụng cho các với các chỉ tiêu thu được trong Bảng 1. biên bên cạnh của mô hình để mô phỏng hộp Tính chất động của đất được thực hiện từ thí tương đương trong thí nghiệm ly tâm cũng nghiệm cột cộng hưởng (RCT) và kết quả thu như biên vô hạn trong phân tích động [2]. được như Hình 1. Trong thí nghiệm ly tâm, Giao động động đất được đưa vào đáy mô một cột bender-element được gắn vào trong hình tương tự với thí nghiệm. đất với 8 cặp bender được sử dụng để đo phân bố vận tốc sóng theo chiều sâu trong quá trình thí nghiệm (Hình 2) [3]. Dao động động đất tương ứng với trận động đất Hachinohe (năm 1968 tại Tokachi Oki, Nhật Bản) được đưa vào đáy mô hình. Gia tốc được chỉnh sao cho đỉnh gia tốc đưa vào (PGABM) là khoảng 0,1g, 0,2g và 0,3g để xét ảnh hưởng của cường độ động đất trong nghiên cứu. Bảng 1. Tính chất của đất cát Tính chất Giá trị Tỷ trọng, Gs 2,65 Thành phần hạt sét (%) 0,9 Hệ số rỗng lớn nhất, emax 1,137 Hình 1. Kết quả đo sóng - thí nghiệm ly tâm Hệ số rỗng nhỏ nhất, emin 0,616 Hệ số đồng đều, Cu 1,6 Độ chặt tương đối, Dr (%) 80 Khối lượng riêng khô, ρd (t/m3) 1,54 Góc ma sát trong, φ (độ) 36,6 3.2. Mô phỏng trong FLAC3D Mô phỏng mô hình được thực hiện bằng phần mềm FLAC3D, phần mềm sai phân hữu Hình 2. Kết quả thí nghiệm RCT hạn chuyên sử dụng cho phân tích địa kỹ và mô hình trong FLAC3D thuật và tương tác công trình - nền. Mô hình Mohr-Coulomb được sử dụng để mô phỏng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU tính chất đất nền với các thông số lấy từ kết quả thí nghiệm đã cho ở Bảng 1. Tính phi Hình 3 thể hiện kết quả hệ số gia tăng đỉnh tuyến động của đất được mô phỏng sử dụng gia tốc theo chiều sâu nền (bằng tỷ số giữa mô hình Hardin-Drnevich với giá trị biến đỉnh gia tốc tại vị trí đo và đỉnh gia tốc đầu dạng tham khảo (γref = 0,16) được lấy từ kết vào) trong thí nghiệm ly tâm. Khi sóng động quả thí nghiệm RCT. Hình 2 thể hiện sự đất lan truyền lên trên bề mặt, gia tốc sóng tương đồng giữa đường G/Gmax và hệ số cản tăng lên đặc biệt ở bề mặt đất. Đồng thời khi nhớt trong thí nghiệm và trong mô hình độ lớn trận động đất tăng lên (PGABM tăng từ FLAC. Mô hình cản nhớt Rayleigh được sử 0,1g lên 0,2g và 0,3g) thì hệ số gia tăng đỉnh dụng để bù cho hệ số cản nhớt ở biến dạng động đất giảm xuống. Điều này có thể giải rất nhỏ (dưới 0,0001%) mà mô hình Hardin- thích do biến dạng cắt trong đất tăng lên và hệ 146
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 số cản nhớt của đất tăng theo (Hình 2), làm đường chuẩn (γref = 0,16). Kết quả cho thấy giảm sự khuếch đại sóng động đất trong nền. sự quan trọng của hệ số cản nhớt của đất và phần tử biên trong mô phỏng bài toán động khi có xét đến sự lan truyền sóng trong đất. Khi hệ số cản nhớt giảm (γref tăng), dao động mặt nền tăng cả về biên độ và tần số cộng hưởng. Việc không sử dụng biên vô hạn hoặc dùng hộp cứng trong mô hình vật lý làm giảm gia tốc bề mặt lớp đất. Hình 3. Hệ số gia tăng đỉnh gia tốc Hình 5. Biểu đồ phổ phản ứng gia tốc 5. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu cho thấy tính phi tuyến động của đất cần được xác định để thu được kết quả mô phỏng một cách chính xác. Sự giảm độ cản nhớt có thể làm tăng biên độ dao động cũng như tần số cộng hưởng của mô hình và Hình 4. Gia tốc bề mặt theo thời gian ngược lại. Không sử dụng phần tử biên vô hạn có thể dẫn đến sai số lớn. Hình 4 so sánh biểu đồ gia tốc theo thời gian trong thí nghiệm ly tâm và trong mô 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO phỏng FLAC3D thu được trên bề mặt lớp đất [1] Ha, J.G., và cộng sự, Simulation of soil- với cường độ các trận động đất khác nhau. Sự foundation–structure interaction of Hualien tương đồng giữa kết quả thí nghiệm mô hình large-scale seismic test using dynamic và mô hình cho thấy khả năng mô phỏng của centrifuge test. Soil Dyn. & Ear. Eng., phần mềm trong bài toán lan truyền sóng khi 2014. 61(C): p. 176-187. các thông số phi tuyến của đất xác định. Kết [2] Rayhani, M.T. và M.H. El Naggar, Physical quả tương tự cũng thu được với các đầu đo and Numerical Modeling of Seismic Soil- gia tốc A3, A4, và A5 ở trong đất. Structure Interaction in Layered Soils. Geot. Hình 5 so sánh phổ phản ứng gia tốc của & Geo. Eng., 2012. 30(2): p. 331. của chuyển động mặt trong mô phỏng với gia [3] Lee, S.-H., Y.-W. Choo, và D.-S. Kim, tốc đưa vào 0,1g ở các điều kiện khác nhau Performance of an equivalent shear beam như tăng độ cản nhớt (γref = 0,06), giảm độ (ESB) model container for dynamic cản nhớt (γref = 0,26), không dùng mô hình geotechnical centrifuge tests. Soil Dyn. & cản nhớt, và không dùng biên vô hạn so với Ear. Eng., 2013. 44(C): p. 102-114. 147

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.