基于概率地震需求模型的兰新高铁桥梁近断层地震易损性分析

位于断裂带附近的兰新高铁硫磺沟大桥长期受到近断层地震作用的威胁。为分析该桥梁的地震易损性,利用OpenSees软件建立含三维土层结构的桥梁非线性有限元模型,采用增量动力分析法和概率地震需求模型,以该桥梁的4个典型连续桥墩为研究对象,考虑桥梁材料的不确定性,运用拉丁超立方抽样方法得到大量模型-地震动样本,进行非线性动力响应分析,并通过一阶界限法得出桥梁系统易损性曲线的上下界限。研究结果表明:桥梁系统抗震性能良好,在该地区的极罕遇地震动下完全破坏概率低于30%;单个桥墩的抗震性能优秀,在极罕遇地震动下完全破坏概率仅为6.92%;地震动荷载达到0.35 g时桥墩处于弹性阶段与塑性阶段的临界点;相对较高的桥墩(3^(#)、4^(#)桥墩)比相对较低的桥墩(1^(#)、2^(#)桥墩)刚度更大,变形和耗能能力更强。文章评估了近断层地震作用下兰新高铁硫磺沟大桥的抗震性能,可为震前的风险预防与震后的救灾减灾决策提供重要依据。

基于伪谱和有限差分混合方法的兰州盆地强地面运动二维数值模拟

利用伪谱和有限差分混合方法对兰州盆地进行二维强地面运动模拟。假设3个不同的震源深度5、10、20km的同一地震下,以一个5层的二维剖面作为模型,以此来研究地震波传播过程并分析复杂的二维非均质路径效应,以及局部地下速度构造对强地面运动振幅加乘的影响,从而了解路径效应对强地面运动最大峰值位移的影响程度。研究结果显示:伪谱和有限差分混合方法模拟地震波场结合了有限差分法和伪谱法的优点,弥补了二者的不足,能较好地处理介质不连续面的计算,同时保证了和伪谱法相当的计算精度。通过地震波场模拟可知沉积盆地的强地面运动较基岩相比具有放大效应,震源深度的不同对兰州盆地垂直分量地面最大峰值位移影响较大,在震源深度为5km时最小,为0.06cm;震源深度10km时在水平剖面30～55km范围内峰值位移最大,达到0.14cm;但对水平分量的峰值位移影响较小。

岷县漳县6.6级地震黄土场地放大效应地脉动测试研究

2013年7月22日甘肃岷县漳县MS6.6级地震在极震区出现了黄土场地放大效应,为了从理论上解释黄土场地放大效应的原理,本文利用地脉动测试了极震区2个典型的黄土场地进行研究。结果发现:在黄土覆盖地区场地卓越频率特征显著,即在同一区域内山顶卓越频率较低,集中在1～2Hz,山沟卓越频率较高,集中在3～6Hz;同时,黄土场地随着高程的增加表现为厚黄土分布特征,其场地卓越频率在1.3～1.8Hz,与地震观测波的卓越频率1.0Hz接近,呈现出较明显的场地放大效应。结果与实际受灾情况相符。

高速列车运行荷载作用下路堤段阶梯式黄土斜坡场地动力响应研究

为了研究高速列车运行荷载作用下黄土斜坡场地动力响应,评价高速列车运行荷载作用对黄土斜坡场地稳定性的影响,选择宝兰客专路堤段阶梯式黄土斜坡场地进行现场振动测试,从时域、频域多个方面分析了列车荷载作用下黄土斜坡场地的振动特性,进而分析黄土斜坡场地效应。研究结果表明:不同速度的列车通过时路堤段阶梯式黄土斜坡场地在不同的阶梯田边缘位置会出现加速度和振动加速度级反弹增大的现象;各个测点的振动频率主要集中在10~80 Hz,各个测点的主频分布明显不同,列车以不同速度经过同一测点时,其振动频率分布也存在着很大的差异。

汶川8.0级地震前后陇南地区地震宏观异常调查及分析

根据对2008年5月12日汶川8.0级大地震前后(2008年4月1日至7月13日)甘肃省陇南地区及甘南州舟曲县宏观异常的震后现场调查结果,经过资料整理分析和挑选可靠异常现象,对其时空分布特征进行了研究。结果表明,在时间上宏观异常的数量临近地震逐渐增多,在临震前形成峰值;在空间上宏观异常的分布在高烈度区较多。对宏观异常与震源机制关系以及宏观异常对地震预测可能发挥的作用等问题进行了讨论。

南北地震带7级以上地震的中期预测研究

利用中国地震局陆远忠等研发的Mapsis软件系统及其数据库,计算出南北地震带1500年以来6级以上地震释放的能量。并以1年为尺度,根据地震能量释放原理,计算出508年时间段的地震能量,认为在该时间段内地震能量的释放具有较好的规律性,对南北地震带7级以上地震的中期预测具有较好的效果。

岷县漳县6.6级地震典型滑坡特征及其诱发机制

地震和降雨是滑坡产生的两大诱因。一般认为二者的耦合作用概率小,在现实中也较少发现有此种实例。岷县漳县6.6级地震中黄土地震滑坡广泛发生,本文通过现场调查,在相关降雨量数据、航空影像空间分析的基础上研究了两个地点(永光村滑坡和堡子村滑坡)的典型地震黄土滑坡的空间展布特征和发生、发展过程,分析了诱发机制。结果发现:(1)地震滑坡呈带状分布与地震发震构造走向一致;(2)位于极震区范围的永光村黄土滑坡具有泥流特征,土体含水量可达塑限以上,是由于过量降水和强地震动耦合作用下发生;(3)堡子村黄土地震滑坡则主要为强地震动所诱发,滑距较短,并具滞后发生特性。本结果对未来地震中滑坡的预防与防治具有借鉴意义。

2017年九寨沟M_s7.0地震低烈度区烈度异常特征与启示

根据九寨沟M_s7. 0地震现场调查结果,总结了甘肃文县低烈度区震害的一般特征,分析了低烈度区烈度异常点的震害特点,并对产生烈度异常的原因进行了探讨。调查和分析研究结果表明:由于研究区的建筑多在汶川M_s8. 0大地震后进行了重建或抗震加固,且地震持时较短,此次地震中低烈度区房屋震害总体较轻。然而,低烈度区存在建筑裂缝、滑坡、滑塌和桥梁损坏等显著的烈度异常现象,其主要原因是建筑场地位于滑坡体以及高陡边坡等抗震不利地带;此外,地震波的传播方向和研究区内岩土体的特性也是造成低烈度区烈度异常的重要因素。地震地质灾害需在地震烈度评定标准修订时予以重点考虑。

高密度面波勘探和小型台阵地脉动观测在西部地区地震防灾中的应用

鉴于我国西部地区地震防灾需要一种简便快速、低成本的地下构造调查方法,本文利用对甘肃岷县漳县地震灾害科考机会,对高密度面波勘探和小型台阵地脉动观测在西部山区地下构造调查中的有效性进行了试验.试验选取房屋倒塌和滑坡等不同灾害类型以及不同地质条件的场地进行;2种方法的数据采集都使用普通小型便携式面波仪和4 Hz地震检波器,其中,小型台阵采用底边长16m的正三角形台阵,观测时间约30分钟.试验结果显示,高密度面波勘探能够探测地下约30～40m以内的剪切波速度构造,小型台阵探测深度稍深,约为40～50m,但是浅层分辩率较低.试验还显示,两种勘探方法使用同一台普通面波仪和地震检波器,设备小、成本低、便于携带,非常适合西部地区地震防灾之地下构造调查.

饱和黄土场地原位试验及液化势评价

目前,主要依靠室内动力试验对黄土液化势进行评价。由于黄土特殊的结构性,室内试验对其饱和的过程较为复杂,且与实际场地饱和黄土差异明显,导致室内黄土液化试验结果并不能代表现场饱和黄土的抗液化强度。本文选取兰州市西固区寺儿沟村某饱和黄土场地进行钻孔测试,现场实施了标准贯入试验、静力触探试验以及剪切波速测试。应用Robertson的土类指数分类图对该场地不同含水率黄土的土类进行了界定,确定了饱和黄土属于类砂土,有液化势。应用NCEER推荐方法,计算了3组原位试验数据的饱和黄土循环抗力比(CRR),通过与1976年唐山地震和1999年集集地震液化土CRR对比,得出了饱和黄土抗液化强度很低的结论。

2008年3月30日甘肃肃南5.0级地震特征

2008年3月30日在甘肃省肃南县皇城镇一带发生了一次MS5.0地震。本文归纳总结了本次地震的基本地震参数、序列特征,利用P波资料计算了震源机制解,根据地震现场考察结果分析了烈度分布特征。综合本次地震的地质构造和历史地震活动背景、震源机制、余震分布、极震区长轴方向分析了本次地震的发震构造,结果显示本次地震的发震构造不清晰。

基于桥墩基础场地土体参数的高速列车振动敏感性分析

桥墩侧堆积填土及其物理力学和几何参数对列车振动传播的有重要影响。本文以哈大高铁的铁岭—四平段某桥墩及右侧堆积填土和基础场地为研究对象,建立有限元模型,同时定义“振动变化有效值”,并结合灰色关联度理论,利用现场实测和数值模拟方法揭示桥墩侧堆积填土及其参数对振动传播的影响规律。通过研究分析主要得到以下结论:(1)桥墩顶端支撑垫石的振动特性与堆积填土和基础场地的振动特性具有不同的性质,堆积填土和基础场地对列车振动有明显的放大效应;(2)堆积填土侧的振动加速度级要大于未填土侧的,且在堆积填土的边界位置会出现反弹现象;(3)堆积填土侧的振动加速度级随着堆积填土弹性模量的增大而增大,其密度和泊松比对振动传播几乎没有影响;在距桥墩1 m之内,随着阻尼比的增加堆积填土侧的振动加速度级增大,当大于1 m时,随着阻尼比的增大而其振动加速度级减小;(4)随着堆积填土长度的增加振动加速度级增大,而堆积填土高度变化的范围内,存在一个最优值,使得堆积填土侧的振动加速度级最小,同时,桥墩侧堆积填土的各个参数对地面振动的敏感性大小为:弹性模量>长度>阻尼比>高度>密度>泊松比。

2006年文县5.0级地震的发震构造研究

2006年6月21日文县5.0级地震发生在构造环境复杂的地区,该地区之前已有100多年没有发生过中强地震。该地震的发生说明该地区的地震活动开始增强。文县5.0级地震没有形成地表破裂带,给研究发震构造带来了一定的困难,通过1/20万地质图、遥感资料解译、震源机制反演以及地震序列精确定位的方法依然能够研究该地震的发震构造。为判定该地区未来的地震危险性,文中采用遥感资料解译、多种方法反演震源机制、双差法地震精定位的方法联合分析该地震的发震构造。1/20万地质图显示该区域存在多条断裂,遥感资料的解译结果表明石坊-临江断裂为较活动的断裂。2种方法所得震源机制结果表明该地震为左旋走滑兼有逆冲,主压应力方向为N60°E。双差法定位结果也支持该地震为走滑兼有逆冲,余震的分布与断裂的逆冲有关。结合多种结果联合分析认为该地震的发震构造为石坊-临江断裂,主压构造应力方向为N60°E。

基于振动台模型试验探讨HVSR方法对黄土场地效应适用性的研究进展

黄土场地效应作为地震动影响的显著因素,相关机理得到各国学者的关注。从近年来的研究成果可知:经验谱比法(HVSR法)和传统谱比法(传递函数)是研究场地对地震动影响效应的常用方法,振动台模型试验和数值分析是研究的有效手段。阐述了HVSR方法和传递函数2种方法的应用现状,并就不同场地条件对地震动的放大影响效应的研究现状及数值分析理论在场地效应中的应用进行了归纳总结,基于振动台模型试验结合数值仿真模拟对HVSR方法用于描述黄土场地效应的适用性进行展望。

含水率对掺硅灰混凝土声学特性的影响研究

为了研究含水率对硅灰混凝土的声波参数和物理力学性质的影响,进行了硅灰混凝土的超声波测试,同时测试了其在零含水率情况下的抗压强度。并基于试验结果分析了含水率对硅灰混凝土波速的影响以及波速与抗压强度的关系。结果表明,硅灰混凝土超声波纵波速度随含水率的增大逐渐增大且至饱和状态达到峰值,含水率从零增大至2%附近时,横波波速先增大而后随含水率的增大急剧减小;硅灰混凝土声波波速与抗压强度存在良好的线性相关性,在相同含水率条件下,硅灰混凝土的抗压强度越大,声波波速越高。通过对含水率的估算,可以将这一特性应用到无损检测中,作为评定混凝土强度变化的手段之一。

祁连山构造带地震迁移活动特征分析

祁连山构造带地震迁移活动研究表明,存在不同震级层次的地震迁移现象:①大震顺构造带迁移由东而西震级衰减;②中强地震沿构造带东、中、西段交替发生;③横构造带地震跳迁会影响顺构造带地震的有序迁移;④祁连山中东段—东段存在发生破坏性地震的背景。

汶川地震序列早期特征及成因探讨

地震序列的特征和震型判定工作有助于抗震救灾工作的开展,对其发生成因的研究是解决地震预报难题必须面对的科学问题。汶川8.0级地震序列的初步研究表明:①余震沿龙门山断裂带分布于宽100km,长约330km的带状区域内,并侧向于主震震中的北侧;②序列发展初期有2个快速衰减过程;③序列类型为主震—余震型,最大强余震6.4级;④序列的空间演化过程,强余震震源机制结果和地震精确定位结果分析表明,序列具有分段特征;⑤8.0级地震的发震构造是龙门山断裂带,发震构造在剖面上呈现出"犁形"或"铲形"。地球物理勘探和壳、幔结构反演结果表明,自青藏高原穿越龙门山到四川盆地存在地幔阶梯,上地幔阶梯的阻挡作用使得物质东移速率减慢,并蕴积了汶川8.0级地震所需能量。地震的产生正是东西向应力平衡被打破的结果,余震沿龙门山断裂的分布是高原地壳在印度板块的推挤作用下向北北东方向的运动得以继续的表现。整个龙门山断裂带都参与了活动,龙门山断裂带北端作为断裂带的止裂端与南段同期活动。

2006年文县5.0级地震序列特征和震前M_L3.0地震活动特征

2006年6月21日甘肃文县5.0级地震的地震序列余震发育,判定为主震-余震型。之前该地区100多年中强地震平静;震前一年ML3.0以上地震频次增高、地震连发;震前一月ML3.0地震活动平静。没有孕震空区和条带存在。

重复列车荷载作用下季节性冻土区桥墩-基础场地振动特性及长期变形分析

基于高速列车运行引起的轨道-桥梁-桥墩-季节性冻土区场地的地面振动和沉降问题,选取哈大高速铁路铁岭至四平段某桥墩及周围基础场地为测试段,对实测数据从时域和频域两方面进行分析,研究了桥墩及周围不同场地的振动特性,结果表明:桥墩和基础场地的振动特性存在很大的差异,基础场地对振动有放大效应,且不同基础场地对振动的放大效果也明显不同。结合实测概况建立了桥墩-基础场地有限元数值模型,分析桥墩及基础场地在不同季节的振动传播特性,以及基础场地土体内部的应力分布情况,并利用累积塑性应变模型对重复列车荷载作用下季节性冻土区基础场地的沉降变形进行分析,发现场地振动加速度峰值随与桥墩距离R的增大而衰减,且在冻结季的振动衰减速度明显小于非冻结季的;基础场地地表的累积沉降在距桥墩R=0.5 m处最大,且随着列车荷载作用次数的增加而增加,最后逐步趋于稳定。

地震作用下含暗穴高边坡黄土路基稳定性分析

黄土暗穴是一种黄土高原地区发育的特殊的不良地质现象,已经成为我国黄土地区公路破坏的主要原因之一。黄土具有极高的动力易损性,在深入研究黄土暗穴发育特点的基础上,采用有限元法对其在地震力作用下的致塌机理进行了数值模拟,得出了无暗穴、拱形暗穴和三角形暗穴3种类型高边坡黄土路基在地震荷载作用下的动力响应规律,分析了暗穴对高边坡黄土路基的地震动放大效应。结果表明:黄土暗穴的存在具有地震动放大效应,在相同洞径和埋深条件下,拱形暗穴比三角形暗穴对高边坡黄土路基的水平加速度峰值的放大效果更为明显,尤其在坡肩和洞顶放大更为显著,说明黄土暗穴的存在对高边坡黄土路基存在不利影响,易在地震作用下发生坍塌破坏。