2023年甘肃积石山6.2级地震中川乡液化流滑灾害调查及诱因初析

2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生了6.2级地震,地震导致青海省民和县中川乡金田村和草滩村发生特殊的流滑灾害,其规模之大、灾害之重在国内外实不多见。通过实地考察,得出了地震土壤液化是此次流滑灾害诱因的结论,且此次灾害是近70 a以来首次具有现场实证性质的液化流滑型地震灾害。调查分析结果表明:流滑区上游滑源区地下土壤液化触发了流滑,中游流通区特殊的水文地质条件加剧了流滑的发展;土壤液化潜在多区、多源特性,即中游流通区存在疑似液化区;流滑区地震动强度较大,初步估计地震动峰值加速度值为0.4(±0.1)g。调查分析结果可为认识此次液化流滑灾害提供科学依据。

2023年2月6日土耳其双强震场地液化及其震害特征现场调查分析

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次地震液化具有现象显著、液化面积大、涉及范围广、液化灾害严重等特征;②场地液化震害形式多样,表现为喷砂、地面侧移、地基沉降以及地基丧失承载力等典型液化震害形式,且造成大量建筑物严重破坏;③在两个调查地区发现了液化引发的地面侧移,侧移量从几米至十几米,并直接导致建筑物严重破坏甚至毁坏;④在格尔巴舍(Golbasi)城区发现数十栋建筑物因地基液化丧失承载力而出现严重倾斜(不均匀沉降)、沉降,沉降量从几十厘米到1~2米、倾斜角度从几度到十几度不等,现场测量建筑最大倾斜角度达到20°。通过对土耳其地震场地液化的宏观现象调查分析,认识本次地震触发的液化特征及其震害启示,以期为中国地基液化减灾技术研究提供参考。

甘肃积石山地震村镇典型建筑震害及成因分析

2023年12月18日甘肃省临夏回族自治州积石山发生6.2级地震,此次地震造成了大量的村镇建筑破坏和倒塌,并造成了多人伤亡,是典型的“小震大灾”。文中总结了积石山地震中震区村镇建筑典型震害特点和规律,并结合建筑的结构类型、建造年代和是否具有抗震构造措施进行了典型案例分析,总结此次地震震损较为严重的原因:部分自建房屋为砖柱和土坯墙,二者缺乏有效连接,自身抗震能力差,这点从同一院落具有圈梁构造柱的房屋基本完好而不具备抗震构造措施的房子破坏严重可以说明;部分房屋不同层存在开间变化导致竖向传力不连续;结构存在大量平面布置不规则的情况;结构局部不完整或存在薄弱部位;农村自建房屋,按照工匠习惯建设,未考虑地震作用下的受力要求,需要建立质量监管体制机制。

考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法

我国大量城镇位于沉积盆地,沉积盆地对地震动具有显著的幅值放大和持时增长效应,同时沉积盆地与建筑群间的动力相互作用将导致地震动空间重分布。针对此问题,本文提出了一种考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法:首先,以剪切层模型、弯剪耦合模型等简化力学模型模拟建筑结构,计算建筑群-沉积盆地动力相互作用,获得建筑群的基础顶面地震动;然后,基于精细化有限元模型分析典型单体建筑的地震易损性;最后,结合所求建筑群元模型模拟建筑结构时,上部建筑对基础顶面地震动的影响具有等?效?性,因此所建方法适用于考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估;建筑群-沉积盆地动力相互作用主要导致盆地内地表地震动峰值降低,但局部位置会在盆地效应基础上产生附加放大效应;建筑群-沉积盆地动力相互作用导致不同地表点地震动加速度反应谱峰值相差3倍,同时放大邻近建筑出现相同等级震害的概率差异,所分析算例中,在是否考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的情况下,邻近四栋相同框架结构发生中等损坏的概率范围分别为66%—92%和87%—93%,此结果与实际震害中建筑结构交替破坏的现象一致。

2023年甘肃积石山M_(s)6.2地震宏观灾害特征与若干思考

2023年12月18日甘肃省积石山县发生了M_(s)6.2地震,与以往同等级地震相比,其表现出“同震重灾”特征和引发了特殊流滑地质灾害。通过现场震害调查、走访受灾群众和搜集地质资料及相关文献,重点探讨了本次地震的发震背景和孕育地质条件,对比了宏观烈度分布特征及与仪器烈度差异,统计了不同民居房屋的典型震害特征及所占比例,调查了造成人员伤亡的主要成因;踏勘了次生流滑灾害宏观特征,对揭示其成因与触发条件提出了若干关键问题。结果表明:宏观与仪器烈度具有较为明显差异,原因主要为地形地质条件复杂、不同乡镇经济发展水平与房屋抗震设防能力差异及烈度仪布设缺乏统一标准;强震观测记录地表加速度明显大于2021年漾濞M_(s)6.4地震,烈度Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区面积分别为2022年芦山M_(s)6.1地震的2.3、1.5、2.5倍,为造成同级地震重灾的一个重要成因;泥流掩埋摧毁房屋、炕头相连淋浴间隔墙倒塌及地震发生在深夜是造成本次地震人员伤亡重的重要因素。流滑区域长约3 km,前后高程差约85 m,总面积约39万m^(2),漫出地面约3 m高,塌陷区残留若干孤岛,其可能为长期农田灌溉、地下水体富集、地震主振方向与泥流运动和天然沟谷方向相同等外在因素和黄土湿陷、土体液化等内在机理综合诱发,具体成灾诱因、物理机制和触发条件需多种手段联合验证。调查证明,按照抗震设防标准进行房屋建设和既有建筑加固,强化农村居民防震减灾意识和应急避难知识,是减轻地震造成人员伤亡的有效措施。

典型建筑物震害防御投资标准研究

震害防御投资是减轻震害损失的必要条件,投资标准应是考虑震害防御目标与整个社会利益权衡下的决策结果,但以往尚少研究。文中通过对具有广泛性、代表性和权威性的调查分析,得到了我国专业群体对典型建筑物震害防御投资可接受能力的认识,阐明了地震风险区、建筑抗震类别和设防目标对抗震投资决策的影响规律。采用综合分析,提出了典型建筑物震害防御投资推荐标准,可供制定相关政策法规与工程建设参考。

基于径向多项式密度Tesseroid体的大尺度重力场快速正演计算

在大尺度重力模拟中,为了考虑地球曲率的影响,通常将质量体沿经度、纬度及径向方向剖分为多个Tesseroid体,然后根据叠加原理将所有Tesseroid体重力效应之和近似为质量体的总重力场.在现有大多数方法中,总重力场的计算一般通过将各Tesseroid体的重力效应直接累加获得,尽管这种做法十分简单,但对于大尺度的复杂密度模型,其计算量十分巨大.为此,本文充分利用重力位、重力加速度及重力梯度张量核函数积分在经度方向的卷积特性,提出一种基于快速离散卷积算法和优化重力公式的高精度大尺度重力场模拟方法.该方法采用具有径向任意阶多项式密度的Tesseroid体来描述复杂密度分布,并以变密度Grombein优化公式为基础进行重力场正演模拟,从而有效克服经典球坐标系重力公式引起的极轴观测点奇异问题;同时联合Gauss-Legendre求积(GLQ)和水平方向的自适应网格剖分,实现重力积分的高精度计算,最后结合快速离散卷积算法获得质量体的重力效应.本文方法的加速策略通过如下途径实现:①假定经度方向的Tesseroid体具有相同尺寸,观测点位于同一高度且其采样间隔与Tesseroid体尺寸相等,由此建立与重力积分核对应的Toeplitz权系数矩阵,并利用Toeplitz对角线元素相等的特性,计算其第一列和第一行元素来复原完整矩阵,以此大大降低计算内存及计算时间;②利用基于FFT的离散卷积算法实现权系数矩阵与密度矩阵乘积的快速计算,从而进一步提高计算效率.数值算例表明,本文方法可实现近地表至卫星高度重力位、重力加速度及重力梯度张量的高精度计算,且其计算效率相较于直接累加法高出约3~4个数量级.该方法在WINTERC-G全球模型重力效应计算中的应用进一步证实了算法的可靠性和灵活性.本文快速算法是经典3D-GLQ方法的重要补充,对研究大尺度重力正反演问题、地形效应及地球内部结构等有重要意义.

标准贯入试验锤击贯入能量测试与分析

能量传递率是衡量贯入类试验锤击效率的一个重要指标。国外对这一指标需要进行现场实测,进而修正贯入试验的锤击数,建立评价场地承载力、液化势等特性的标准化锤击数。国内规范中,则较少考虑贯入试验的锤击能量传递率的问题,且缺少现场试验测试数据,导致基于贯入类试验锤击数的地基评价方法难以与国外标准进行横向对比。为解决这一问题,选取川滇地区西昌地震实验场的3个勘察试验点。采用能量测试仪实测标准贯入试验能量传递率,研究我国常规SPT试验装置锤击效率,并评价其稳定性。试验实测结果显示,现场标准贯入试验的锤击能量传递率均值基本超过75%。能量传递率随着贯入深度的增加稍有增加,地表下20 m范围内增长幅值为10%左右。试验结果可为评价我国常规SPT试验设备的锤击效率提供依据。

基于UNet-ResNet14^(*)半监督学习的无人机影像森林树种分类

无人机遥感在森林树种精细和高效分类制图中具有巨大的潜力。为了快速准确获取森林的优势树种分布信息,该研究探讨了半监督学习方法在树种分类方面的有效性。以福建省福州市、龙岩市和三明市的4个试验区为例,构建精简的ResNet18为主干的UNet树种分类模型(UNet-ResNet14^(*)),使用交叉熵和Dice系数的联合损失函数来优化模型参数,对比分析Self-training和Mean Teacher两种不同的半监督学习方法在无人机影像森林树种分类模型的泛化能力。结果表明,以ResNet14^(*)作为主干的分类模型与其他模型相比精度更高且预测速度更快,当联合损失函数权重值为0.5的情况下模型预测效果最好,总体精度达到了91.15%。经过Self-training的模型在木荷、马尾松、杉木3个样本充足的类别中精度均有所提升,总精度为91.08%,比原始模型略低,但在独立验证区的精度为88.50%,比原始模型高;Mean Teacher方法的总精度为88.56%,在独立验证区的精度为73.56%。因此,研究认为可以采用Self-trainin半监督方法结合UNet-ResNet14^(*)的方案快速得到试验区的树种组成信息。

基于中国砂土液化数据库的标准贯入试验液化判别方法研究

历史地震液化调查数据是液化判别方法构建、改进以及验证的重要基础,也是检验现有液化认识和理论的主要标准。通过吸收我国集集、巴楚和松原等地震液化数据,将基于标准贯入试验(standard penetration test,简称SPT)锤击数的液化数据量库从121个增至465个。采用该液化数据库,对比研究了我国建筑抗震设计规范液化判别方法(简称建规法)、2个双曲线模型以及循环剪应力比CSR简化方法等4种基于SPT液化判别方法的可靠性。结果显示:2个双曲线模型能够很好地判别液化和非液化数据,成功率超过85%,对液化数据和非液化数据的判别成功率保持均衡;建规法以及CSR简化方法判别结果存在不足;地震烈度为7度区液化数据和非液化数据混合情况较多,不同液化判别公式判别效果均不够理想,而对8度区和9度区液化数据,4种方法判别成功率较高;与以往液化概率判别公式对比,基于CSR计算方法,采用新液化数据给出的液化风险评估概率判别公式虽然采用数据量不同,但公式预测临界线匹配良好;建规法存在明显不足,对饱和砂层埋深大于10 m的深层土液化判别结果过于保守。研究成果可为改进我国规范中液化判别方法提供参考。

区域土特征函数:概念与原理

作为区域土特征理论研究的起点,以土力学和土动力学经典理论和实际资料为基础,提出了相应的概念、原理、准则和实证。从土的经典本构模型出发,提出了双控制参数的概念,以此作为区域土特征理论的基础。提出了区域土特征函数的概念,阐明了其定义、内涵和外延,提出了包括控制性、普适性、完备性、原位性、一致性、可操作性和存在性等属性要求在内的区域土特征函数构建准则。针对常见的砂土和黏土,提出了采用N-v_(s)特征函数表征其区域土力学和工程特性的思想,给出了构建方法,阐明了其原理,通过17个国家77个地区实际N-v_(s)函数关系的分布特征,论证了砂土和黏土N-v_(s)特征函数的存在性。

2023年2月6日土耳其7.8级地震液化震害宏观特征初探

地震液化是工程场地在地震中面临的主要威胁,为从液化研究角度探查2023年2月6日土耳其7.8级地震局部震害特点,本文借助地理信息系统(geographic information system,GIS)技术,应用宏观液化等级和宏观液化指数的评估方法,通过对此次地震的液化震害调查影像资料分析,阐释了此次地震中场地液化及其震害的主要宏观特征。研究表明:场地液化是此次地震的主要震害之一,除地表破裂外,液化引发不均匀震陷,造成建筑物倾倒;液化激励地震动为0.15~0.50 g,主要集中于0.25 g以下;按修订的麦卡利烈度(modified mercalli intensity,MMI)表划分,液化点分布于VII度区,而按我国仪器烈度标准则液化点分布于VII~X度区域;液化宏观指数与以上两种烈度评定方法的关系在趋势上存在较大差异。

一种新型南55渗透仪研制及工程应用

南55型渗透仪广泛用于测定细粒土渗透系数,结构简单,操作方便,但在原状土渗透试验中,由于环刀与试样之间密合不理想常引起侧壁渗漏,极大影响试验结果,甚至试验失败。为解决侧漏问题,通过采用对开环刀结构设计,研制了一种新型南55渗透仪,利用不透水的凡士林等膏状物充填试样与环刀之间的空隙,阻断侧漏通道,并在整体结构上沿用了南55渗透仪的基本框架,具有结构简单和操作方便的优点。同时,对测试结果可靠性进行了试验分析,结果表明,新型南55渗透仪有效解决了侧壁渗漏问题,测试的原状土渗透系数具有较高的精确度和稳定性,远高于南55型渗透仪,具备在实验室推广的前景。

软土场地地震动效应概率化模型

软土场地对地震动响应有强烈的非线性放大作用,不同国家和地区抗震设计规范普遍的做法是给出一套与各自场地分类标准相一致的调整系数来考虑地震动的场地效应。基岩输入地震动具有显著的不确定性,给出具有不同超越概率水平的场地调整系数能更好地符合基于性态的抗震设计要求。以50个覆盖土层厚度在50~150 m的Ⅲ,Ⅳ类软土场地为研究对象,从ESM数据库中筛选了43个参考场地在73次地震事件中记录到的100条强震记录并分别调幅至25,50,100,150 gal作为输入,采用一维等效线性化程序SHAKE2000开展了共20000种组合的土层地震响应计算。给出了不同强度地震动作用下峰值加速度、峰值速度和峰值位移的放大系数FPGA,FPGV和FPGD以及短周期(T=0.2 s)和中长周期(T=1 s)加速度反应谱放大系数F_(a)和F_(v)的分布形态及特征参数,并给出了超越概率为2%,16%和50%时不同放大系数的建议取值。

岭里的畲乡美味

2024年4月的时候,在福建寿宁县的下党乡,我们在一家民宿吃晚饭,其中有一道菜叫“金丝扣”,端上来一看,不过是我们浙江景宁畲族自治县常见的番薯面,大有“上当”的感觉。老板娘介绍说,“金丝扣”是当地一道特色美食,很受游客喜爱。确实,一大盘“金丝扣”上桌,三两下就“光盘”了。

原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢

采用高能湿球磨M2高速钢粉末和钒铁合金,通过真空烧结制备了原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢。研究了球磨后复合粉末的相组成、形貌与成分分布,分析了烧结显微组织随温度的演变,以及测试了烧结样品热处理前后的力学性能。结果表明:球磨后的粉末完全细化成片状和团聚状,内部均匀分布着V元素。在1180℃下经过超固相液相烧结,改性的M2钢烧结体基本全致密化(~99.2%的相对密度)。近球形MC碳化物和不规则形状M_(6)C碳化物弥散分布在烧结高速钢的基体中,烧结液相的扩散与凝固促进MC碳化物形成了核壳结构。通过热处理,烧结合金的基体晶粒和碳化物都得到了细化,弯曲强度达到3580 MPa,硬度达到HRC58,抗划伤性能得到显著增强。

EPC教学模式促进康复治疗专业学生临床实践教学效果

目的 探讨EPC教学模式对康复治疗专业学生临床实践教学的效果影响。方法 选取西安医学院、延安大学创新学院2019级4年制康复治疗专业80名本科生为研究对象,随机数字法分为传统教学组和EPC教学组各40人。传统教学组学生采用传统的临床实践教学方法,EPC教学组学生采用结合循证医学的PBL(problem-based learning)联合CTTM(case-three-dimensional teaching method)的教学模式。10个月实践教学结束后,对两组学生进行理论知识、实践能力考核来客观评价教学效果,通过发放问卷,调查学生对实践教学效果的主观评价及满意度。结果 EPC教学组学生的理论成绩和实践能力考核成绩分别为(42.10±5.25),(33.67±6.91)均高于传统教学组(P<0.05);调查结果显示,EPC教学能够提高学生的学习兴趣,在文献检索与查阅、临床思维、理论与临床实践相结合、实践操作、提出和解决临床问题、团队协作、病历书写等能力方面的评分均优于传统教学组学生,其差异具有统计学意义,(P<0.05);而在提高文献检索、查阅的能力以及培养临床思维能力方面与传统教学组比较差异非常显著(P<0.01)。结论 较传统教学模式,EPC教学模式较传统教学模式在提高理论知识水平、实践能力、学习兴趣、解决临床问题的综合能力、文献检索能力、临床思维、团队协作能力等方面具有优势,促进了康复治疗专业学生临床实践教学效果,能为临床康复教学的高质量发展提供模式参考。

等效线性化方法计算深厚土层地震反应的可靠性研究

深厚土层地震反应计算是工程抗震以及地震安全性评价工作中的一个难点,基于等效线性化理论的一维土层反应分析方法是当前土层地震反应计算的主流程序,但后者对前者计算结果的可靠性缺少系统的认识。选取日本KiK-net强震观测台网中30个覆盖层厚度大于50 m的台站场地和台站所记录的1218条地震数据,采用DEEPSOIL(DP)、LSSRLI-1(LS)、SHAKE2000(SHAKE)、SOILQUAKE(SQ)以及SOILRESPONSE(SR)等5款一维土层地震反应分析程序计算场地地表加速度及反应谱。通过标定加速度反应谱的3个特征参数(即峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)、特征周期T_(g)和平台值β_(max))的计算值与实测值对比,评估5款土层反应计算程序的可靠性。分析结果表明:5款程序中SR计算PGA的准确率最高,SQ最低;T_(g)的计算结果各程序间差别不明显,SQ的准确率略高于其他程序;5款程序计算β_(max)的准确率基本无差别。计算特征参数准确率随着参数相对误差水平的增加而增大。分析结果可为采用等效线性化方法计算深厚土层场地地震反应的可靠性评价提供依据。

基于标准贯入试验的土壤液化判别公式锤击数基准值研究

我国抗震设计规范中基于标准贯入试验(standard penetration test,SPT)锤击数的砂土液化判别公式是我国科学家提出的适于我国国情、具有中国特色且工程应用最广泛、最权威的液化判别公式。该公式的基本原理是采用场地地下水位和饱和砂层埋深修正SPT锤击数基准值得到临界锤击数。该方法中SPT基准锤击数取决于液化数据,而构建规范判别公式所采用的数据库主要来自我国20世纪六七十年代发生的几次地震的震后勘察测试数据及震害经验,但数据一直未得到系统地更新。通过搜集、整理、吸收近期国内地震的液化数据,极大地扩充了我国液化数据库。借鉴我国规范液化判别方法的理论框架,通过数据分析给出不同烈度下SPT锤击数基准值,构建新的液化判别公式。利用新的判别公式对液化数据进行回判检验。结果显示,新公式能够较好地判别液化数据和非液化数据,保持较高、且液化数据和非液化数据均衡的回判成功率。该研究结果可为我国规范液化判别方法的改进提供支撑。

考虑地基侧向永久位移的钢筋混凝土框架结构地震反应分析

定量评价场地破坏对建筑物震害的影响是一个亟需解决的难点问题,现阶段结构震害预测以及灾情再现等震害防御技术中多未考虑场地破坏的影响。地基侧向永久位移(变形)是场地破坏的一种典型破坏形式,往往会引起较严重的建(构)筑物震害。采用OpenSees软件构建一个简化的6层2跨钢筋混凝土框架结构模型,通过输入不同强度且含有永久位移的位移时程,模拟地震中地基侧向永久位移对结构震害的影响。分析结果显示:(1)地基侧向永久位移对结构底层的最大层间位移角起控制作用,即使地基产生0.05 m的侧向永久位移,在地震动强度小于0.4g情况下,底层的最大层间位移角远大于地基未发生永久位移的工况;在地震动强度为0.4g时,结构的最大层间位移角发生在第二层,此时地震动强度决定结构的破坏状态;(2)地基发生0.1 m的永久位移时,永久位移对结构的破坏等级起决定性影响,且影响主要体现在底层的层间位移角,对其他楼层破坏等级影响较小;(3)通过简化模型的数值计算,分析地基侧向永久位移对结构震害等级的影响,解释了地震中场地破坏多会加重房屋结构震害的现象。