适用于村镇不发达地区的新型岩土隔震系统研究

21世纪以来，我国汶川、玉树，以及海地、智利等大地震警醒世人：发展中国家地区抗震减灾问题及其严峻。为此，提出使用橡胶-砂土颗粒混合物的新型岩土隔震系统，为广大发展中国家地区防震减灾工作提供新思路与有效途径。此隔震系统经初步试验表明其隔震性能优良，并能有助解决我国汽车保有量快速增长造成废旧轮胎存放等环境问题。本课题以此隔震系统为主要对象，对其理论模型与实际应用进行一系列科学研究。主要内容包括：(1)调查橡胶-砂土颗粒混合物动力特性，获得橡胶-砂土颗粒混合物动力本构模型；(2)进行隔震系统振动台试验，并改变地震波输入、隔震系统形式等参数，全面评估其隔震减振性能；(3)发展隔震理论模型，引入简化计算公式，为其工程应用提供指导。此新型岩土隔震系统经济环保高效，符合我国建设"两型社会"基本国策。

今年发生的云南鲁甸、景谷地震、康定地震提醒我们，我国广大村镇地区“小震大灾害”情况十分严重。对于一个农村人口占绝大多数的农业大国来说，我国农村地区房屋的抗震、减震问题应该成为抗震工程领域研究者应拳拳关注的重要问题。为减轻村镇等欠发达地区的地震灾害，我们完成了国家青年科学基金“适用于村镇不发达地区的新型岩土隔震系统研究”，并取得了一些研究成果。这些研究成果主要包括：(1)进行了岩土隔震系统(Geotechnical Seismic Isolation system, GSI system)大比例钢框架振动台试验。通过改变橡胶颗粒-砂土混合物配比、上部楼层高度、输入地震动等控制因素，对岩土隔震系统进行了多参数、全方位试验调查，验证该隔震系统的有效性并取得了一些有益的结论；(2)进行了橡胶颗粒-砂土混合物(Rubber-Sand Mixture, RSM)动三轴试验。通过不同橡胶颗粒-砂土混合物配比和含水率等参数，获得其动力剪切模量、阻尼比、液化势等结果，为工程应用岩土隔震系统提供数据支持；(3)在原有岩土隔震系统的基础上，提出一种圆锥面摩擦隔震支座。该支座相对于传统隔震支座而言，具有防提离稳定性好、大水平位移容许值、大竖向承载力、规避近场地震共振等特点。对该隔震技术进行了多参数数值模拟，结果验证了该技术的特点。项目执行期间，发表SCI论文1篇，CSCD论文1篇，会议论文1篇，教改论文2篇，以及获得实用新型专利1项。在投论文2篇，撰写1篇，国家发明专利实审中1项。通过本课题的研究，以期促进地震工程专家学者对村镇等落后地区抗震减灾的重视，并为村镇地区隔震减震技术做出一定贡献。