强震区隧道洞口段新型墙-板抗减震措施的效果分析

为了进一步提高强震区铁路隧道的安全以及抗震性能,依托包银铁路甘德尔山隧道,运用数值模拟软件FLAC 3D,针对强震区隧道洞口段墙-板和墙-板-减震层的抗减震作用效果进行研究。研究结果表明,与不采用抗减震措施相比较,采取墙-板抗震措施后,横向位移减小了5.95%,竖向位移减小了45.87%,最小安全系数增大了40.91%~49.25%,最大主应力的抗震作用效果达到了63.56%,最小主应力的抗震作用效果为4.04%,最大剪应力抗震作用效果为8.35%;采取墙-板-减震层减震措施后,横向位移减小了13.11%,竖向位移减小了43.88%,最小安全系数增大了65.82%~74.50%,最大主应力的减震作用效果达到了75.11%,最小主应力的减震作用效果为10.21%,最大剪应力减震作用效果为12.80%。采用墙-板-减震层的抗减震措施优于墙-板结构。推荐采用墙-板-减震层措施对甘德尔山隧道进行抗减震加固设计。

基于遥感解译的典型强震区泥石流物源发育及演化--以四川都汶高速沿线为例

四川都汶高速位于2008年汶川地震强震区内,震后泥石流灾害异常活跃,对人类财产造成严重损失、人居安全构成重大威胁。为了查清山体斜坡物源空间分布规律,探讨汶川震区泥石流物源成因,选择区内震前DEM、震后Landsat TM多波段融合数据及典型泥石流沟2期全色波段遥感数据,进行泥石流物源发育特征及演化分析。结果表明:①汶川地震强震区物源发育受地形坡向、坡度、高程及水系的共同控制。在坡向上具有背坡面放大效应和逆冲(错动)方向放大效应,高程和坡度选择与山体斜坡发育的动力过程相关;②地震能量释放是物源发育基础,建立了强震区物源发育密度与地震烈度的指数关系模型,并认为研究区断层的存在可能促进了泥石流物源的进一步发育;③物源演化具有面积缩小、大型物源解体为多个小型物源、小型物源汇聚而致规模增大、物源迁移、出现新物源等特征。

四川龙门山强震区特大泥石流综合防控技术体系研究

强震区泥石流表现出群沟暴发、范围广、持续时间长、规模大、危害重、防治难等特点,文章以强震区数十条典型特大泥石流沟为研究对象,采用野外调查、分析统计、试验验证及示范工程应用等方法,开展了典型泥石流沟特点及其防治工程效果研究,构建了强震区特大泥石流综合防控技术体系,形成了强震区特大泥石流勘查设计技术和防控关键技术体系。勘查设计体系在现有勘查技术基础上提出震裂物源识别新技术、堵塞系数分项取值新思路等;根据泥石流沟谷形态将强震区泥石流分为窄陡型和宽缓型;防控关键技术体系针对不同沟谷形态的泥石流分别进行综合防控关键技术探讨实践,统筹考虑了窄陡型和宽缓型泥石流沟上游、中游、下游沟谷特征。组合多种综合防控措施,建立了“起动控源→过程控量→末端控灾”逐级控制的强震区特大泥石流综合防控体系。结果可为强震区泥石流综合防控提供技术支撑,也可为非震区泥石流综合防控提供参考。

强震区浅埋偏压隧道洞口段减震层减震效果分析

依托某铁路隧道洞口段,利用FLAC3D软件研究隧道施设不同厚度减震层的减震效果。结果表明:(1)与不设减震层相比,施设5 cm减震层后,二衬结构最大、最小主应力分别减小了26.05%、21.57%,竖向、纵向位移分别减小了74.68%、36.13%,竖向位移差减小了0.32 mm,最小安全系数平均提高了50.46%;(2)施设10 cm减震层后,二衬结构最大主应力增大了134.45%,最小主应力减小了26.70%,竖向、纵向位移分别减小了70.80%、26.89%,竖向位移差增大了1.85 mm,最小安全系数平均提高了11.10%;(3)施设15 cm减震层后,二衬结构最大、最小主应力分别减小了45.38%、25.16%,竖向、纵向位移分别减小了70.89%、13.45%,竖向位移差增大了1.89 mm,最小安全系数平均提高了12.56%;(4)衬砌与围岩之间施设5 cm减震效果优于施设10 cm、15 cm减震层的减震效果。研究成果可为隧道洞口浅埋偏压段减震技术的发展提供参考。

九度强震区高铁简支箱梁减隔震体系研究

为提出适用于9度强震区高速铁路简支箱梁的合理减隔震体系,基于核密度估计的地震易损性分析方法,以某高速铁路9度区32 m跨度简支箱梁为工程背景,采用时程分析法建立5种减隔震方案下桥梁结构地震易损性曲线,研究5种减隔震体系对桥梁抗震性能的影响。分析结果表明:球型钢支座与减隔震支座限位能力不足,不能满足9度地震区铁路简支梁桥抗震需求;采用减隔震支座、弹塑性限位耗能装置与钢防落梁组合减隔震体系后,9度区铁路简支梁地震损伤破坏发生概率最低,罕遇地震下桥墩完全破坏发生概率可控制在8%,金属弹塑性限位耗能装置具有耗能减震效果,可降低墩底内力,保护桩基础,同时钢防落梁发挥限位作用,罕遇地震下支座发生完全破坏的损伤概率小于10%,有效防止了落梁震害;推荐双曲面减隔震支座+弹塑性限位耗能装置+钢防落梁方案作为9度区铁路简支梁的组合减隔震体系。

强震区沟谷宽缓组合对泥石流动力学特征影响研究

岷江上游分布着大量宽缓型和窄陡型泥石流沟,沟道的宽缓和窄陡对泥石流动力学特征具有重要影响。以岷江上游宽缓型沟谷桃关沟为研究对象,采用Massflow软件模拟再现了沟谷内泥石流的动力过程,得到了“宽缓支沟+宽缓主沟”“窄陡支沟+宽缓主沟”两种组合下的泥石流动力学特征。研究表明:流域内不同级别支沟间的宽缓组合对泥石流的运移具有显著影响,这种沟间组合因素影响了泥石流的速度和泥深。“窄陡+宽缓”组合下,前期泥石流流速较大,下蚀效应明显,扩散路径长,后期多淤积;而“宽缓+宽缓”组合下,沟内泥石流的侧蚀效应更显著,加剧了沟道的演化。这两种组合下的泥石流均有堵塞河道进而发育成堰塞湖的风险。研究成果提高了关于沟道宽缓组合对泥石流运移影响的认识,可为沟谷类泥石流危险性评价提供参考。

强震区不良地质段隧道可变结构抗减震技术研究

在强震区进行隧道工程的建设是一个极具挑战性的任务。强震区的地质条件非常复杂,存在着多种不良地质因素,例如活动断层、软弱岩层、岩溶和裂隙发育区等。这些因素对于隧道结构的稳定性带来极大的影响。因此,在进行隧道建设时,必须充分考虑这些挑战,并采用适当的技术手段来确保隧道具备足够的抗震能力。文章旨在提升隧道工程在地震作用下的稳定性,希望给相关工作人员提供一定的借鉴。

强震区高面板堆石坝应力变形特性分析

以Ⅷ度强震区某高混凝土面板堆石坝为研究对象,通过开展大坝三维静动力有限元分析,为大坝变形控制提供理论支撑。三维静力计算成果表明,大坝填筑与蓄水期坝体、混凝土面板和接缝的应力变形均在经验可控范围内。三维动力计算成果表明,在满蓄期遭遇强震作用下,坝体鞭鞘效应明显,坝体永久变形在常规认识范围,面板瞬时拉应力较大。类比卡基娃、猴子岩、阿尔塔什等工程的动力计算成果,本项目工况动应力变形可控,并针对强震作用下发生可能发生的局部破坏型式和位置,针对性提出了一系列抗震设计措施。

强震区高位滑坡远程灾害特征研究——以四川茂县新磨滑坡为例

近年来,在汶川地震等强震区常发生一种特大的高位滑坡地质灾害,它从高陡斜坡上部位置剪出并形成凌空加速坠落,具有撞击粉碎效应和动力侵蚀效应,导致滑体解体碎化,从而转化为高速远程碎屑流滑动或泥石流流动,并铲刮下部岩土体,使体积明显增加。新磨滑坡就是这种典型,它发生于2017年6月24日,滑坡后缘高程约3450m,前缘高程约2250 m,高差1200 m,水平距离2800 m,堆积体体积达1637×10~4m^3,摧毁了新磨村村庄,导致83人死亡。新磨滑坡地处叠溪较场弧形构造带前弧西翼,母岩为中三叠统中厚层变砂岩夹板岩,是1933年叠溪Ms7.5级震中区(烈度X度)和汶川Ms8.0级强震区(烈度IX度),形成震裂山体。滑源区分布多组不连续结构面,将厚层块状岩体分割成碎裂块体,在高程3150~3450 m区间形成明显的压裂鼓胀区,特别是存在2组反倾节理带,具有典型的"锁固段"失稳机理。滑坡体高位剪出滑动,连续加载并堆积于斜坡体上部,体积达390×10~4m^3,导致残坡积岩土层失稳并转化为管道型碎屑流;碎屑流高速流滑至斜坡下部老滑坡堆积体后,因前方地形开阔、坡度变缓,转化为扩散型碎屑流散落堆积,具有"高速远程"成灾模式。据此,可建立强震山区高位滑坡的早期识别方法,当陡倾山脊存在大型岩质高位滑坡时,应当考虑冲击作用带来的动力侵蚀效应和堆积加载效应,特别是沿沟谷赋存丰富的地下水时,发生高速远程滑坡的可能性将明显增加。因此,在地质灾害调查排查中,在高位岩质滑坡剪出口下方的斜坡堆积体上的聚居区等应划定为地质灾害危险区。在强震山区地质灾害研究中,不仅应采用静力学理论分析滑坡的失稳机理,而且应采用动力学方法加强运动过程的成灾模式研究。

强震区软岩隧道大变形破坏特征及其成因机制分析

对在建的穿越5·12强震区发震断裂带上广甘高速公路杜家山软岩隧道中多次出现的大变形及塌方等地质灾害特征、影响因素及其成因机制的分析表明:强震区软岩隧道变形破坏多以坍塌为主,且多数发生于掌子面附近;围岩自稳能力差及地下水对岩体的软化作用是隧道发生变形破坏的主要诱因,但5·12强震及后期余震作用形成的大量深部震裂损伤岩体也是产生上述现象的重要因素之一,复杂的区域环境造成设计、施工中类似经验不足也是引发上述现象不可忽视的重要环节。研究表明,对于强震区软岩隧道应结合现场实际情况适当调整围岩的预留变形量及安全控制基准,加强原有的支护参数,施工中重视各环节的工艺衔接,采用以三台阶+预留核心土的微台阶法可有效控制上述灾害的产生。

强震区软弱破碎千枚岩隧道系统锚杆支护作用效果分析

以在建的穿越5.12强震区发震断裂带的广甘高速公路杜家山隧道为工程依托,选取20 m典型围岩区段为试验段,对有、无系统锚杆时的洞周位移、锚杆轴力、钢拱架内力、围岩与初支接触压力、及其二衬内力进行实测对比分析,探讨锚杆支护作用效果不明显的成因,提出了在强震区软弱破碎千枚岩隧道围岩中采用"钢喷"初期支护的支护方案。研究结果表明:设置锚杆的断面,其锚杆轴力值较小,最终洞周变形值及围岩与初支的接触压力值相对偏大,钢拱架和二衬的安全储备相对不足;锚杆的施工不仅在某种程度上加剧了对深部围岩的扰动,而且还延误了喷射混凝土和钢支撑支护对暴露围岩及时封闭的最佳时机;震后深部围岩的震裂损伤和震裂岩体地下水的渗透性增强,致使围岩松弛区域超过了锚杆设置范围,且锚杆与围岩间的黏结力被削弱。

基于原地应力实测数据探讨华北典型强震区断裂活动危险性及其对雄安新区的影响

华北地区距雄安新区300km范围内包括唐山、邢台和张北三个典型强震区,近50年来,先后发生1966年邢台7.2级、1976年唐山7.8级和1998年张北6.2级强震活动,未来仍具发生破坏性地震的风险。在现今构造应力环境下,3个典型强震区内断裂活动危险性如何、再次发生中强地震对雄安新区地面稳定性有怎样的影响,这些都是要回答的问题。对此,本文首先基于唐山、邢台和张北强震区关键构造部位深孔水压致裂地应力测量数据,依据Byerlee断层滑动失稳摩擦准则,计算各强震区内潜在发震断层的临界失稳状态,探讨断裂活动危险性;之后依据中华人民共和国第五代《中国地震动参数区划图》之《中国大陆及邻区潜在震源区划分图》,厘定雄安新区外围300km范围内主要潜在震源区和震级上限;最后选取适宜的地震烈度衰减模型,定量计算主要潜在震源区未来发生震级上限地震时对雄安新区地震烈度的影响,进而为雄安新区及重大工程抗震设防提供科学参考。结果表明:(1)唐山、邢台和张北强震区内主要潜在震源区未来发生震级上限地震产生的地震烈度衰减至雄安新区时均位于Ⅳ~Ⅶ度;(2)北京通州及邻区发生8.0级地震、涞水-高碑店沿线发生6.5级地震会在雄安新区产生Ⅶ度地震烈度,震害较轻;(3)其他潜在震源区在雄安新区产生的地震烈度均小于V度,并不会产生显著震害效应。鉴于此,雄安新区抗震设防烈度建议由原Ⅶ度调至Ⅷ度为宜。

强震区山岭隧道洞口段结构动力特性分析

以雅安—泸沽高速公路高烈度地震区山岭隧道为依托工程,对山岭隧道洞口段结构动力响应进行大型振动台模型试验研究,得出如下结论:隧道结构的最大地震动响应出现位置及其破坏形态与5.12汶川大地震中隧道工程的破坏情况基本一致;隧道设置减震层后,衬砌裂缝数量明显减少,能够改善隧道结构的整体受力状态;在试验中隧道结构均出现一定数量的环向裂缝和斜向裂缝,大部分纵向或斜向裂缝延伸至环向裂缝后终止发展。建议在隧道洞口段设置一定数量的减震缝,吸收地震时能量,减小对结构的破坏。研究成果对高烈度地震区山岭隧道抗减震设计与施工具有一定的参考价值。

汶川地震强震区地震诱发滑坡与后期降雨诱发滑坡控制因子耦合分析

本文以汶川地震强震区北川县典型研究区为例,利用高分辨率航片、SPOT5卫星图像对北川县典型研究区进行了"5.12"地震之后和"9.24"降雨之后诱发的滑坡解译,解译结果显示:"5.12"地震诱发滑坡1999个,"9.24"强降雨诱发滑坡828个,"9.24"强降雨导致原有地震滑坡面积扩大的滑坡150个。研究表明:地震和强降雨都是诱发滑坡的动力成因,"9.24"强降雨诱发的滑坡面积是"5.12"地震诱发滑坡面积的1/4倍,强降雨诱发滑坡的数量增加了41.4%;强降雨不仅诱发新的滑坡,而且促使原来地震滑坡复活,并扩大其面积,强降雨导致地震诱发的滑坡面积扩大了原面积的68.7%。同时,在遥感解译数据基础之上,开展地震诱发滑坡与降雨诱发滑坡规模对比和控制因子耦合分析及地震与降雨耦合灾害链模式研究,为进一步分析研究地震灾区滑坡的产生、发展趋势、危险性和风险评价等预测预报提供科学依据,也为汶川震区恢复重建中的减灾防灾提供决策参考。

新疆伽师强震区余震序列的地震台阵定位

1998年中国地震局地质研究所在伽师强震群区布设了 30台流动宽频带地震台 ,记录到比纳木及龙口两个强震 (M≥ 6 0 )的主震及余震序列。我们利用Geiger法和JHD方法对这两个地震序列进行了台阵定位。结果表明 :1)利用地震台阵数据的JHD定位结果可以较好地确定地震序列的相对空间位置 ,并且比Geiger法有更高的精度 ;2 )比纳木、龙口地震序列勾画出了两条不平行的SWW向断层 ,其走向及产状与相应主震的矩张量研究结果基本吻合 ,此地震序列可作为确定伽师强震群震源断层面的重要参考依据 ;3)比纳木和龙口地震序列发生在壳幔界面的梯度带上及壳内高、低速介质交界部位 ,这表明地震的形成与地壳深部构造环境密切相关 ;4 )伽师强震群具有张性破裂特征 。

强震区成兰铁路某隧道大变形地质成因分析

研究目的:在建成兰铁路以复杂活跃的地质构造条件、极为显著的地震效应、高水平构造应力场特征及软弱破碎的地层岩性等复杂的地质条件为其地质背景,强震区软弱破碎围岩隧道大变形现象较为普遍。本文在现场调绘、试验资料、变形监控量测资料等分析的基础上,从工程地质环境、地层岩性、地质构造、地下水、地震及应力场等方面,以工程地质的角度,对强震区软弱破碎围岩隧道大变形的成因机制进行分析研究。研究结论:(1)变形段处于汶川"5·12"强震区龙门山前山断裂之彭县-灌县断裂带影响区内,围岩震裂破碎效应极为显著;(2)大变形主要表现为初支拱顶下沉、边墙侵限开裂、剥落、初支钢架扭曲等破坏特征;(3)变形工区段受龙门山断裂构造及汶川"5·12"强震震裂影响严重,岩体中节理裂隙发育,变形破坏地质成因机制可总结为:软弱破碎的围岩条件为大变形产生的物质基础,复杂的高应力场环境为大变形产生的力学条件,结构面引起的顺层偏压现象和地下水的软化特性等进一步加剧了大变形;(4)变形工区段应加强初支的监控量测管理,及时进行量测数据的反馈与分析,科学、准确地评价大变形的成因机制;(5)本文的分析方法及结论对强震区类似工程地质条件下软弱破碎围岩隧道大变形的设计及施工具有借鉴意义。

强震区山岭隧道围岩全环间隔注浆预加固的方案研究

依托雅安至泸沽高速公路高烈度地震区山岭隧道工程,对隧道围岩全环间隔注浆预加固方案进行动力响应分析,提出隧道结构抗震性能的评价方法,即采用相邻质点之间相同时刻的最大相对位移指标;解释隧道上部结构各质点不同步变形引起的隧道拱顶出现坍塌和隧道边墙脚破坏主要是由于应力集中引起的原因;提出了隧道不同地段宜采取不同的全环间隔注浆预加固方案。该研究成果对高烈度地震区山岭隧道抗减震设计与施工具有一定的参考价值。

珠江口外潜在强震区海陆地震联测的初步结果

海陆地震联测是研究海陆过渡带深部地壳结构的有效的地球物理方法。为了研究珠江口外潜在强震区的深部发震构造,对比分析了2004年和2010年珠江口外海陆地震联测的数据特征,重点对2010年海陆地震联测实验的OBS2010-1测线进行分析。通过对该测线采集数据的初步分析可知,此次实验数据质量较高且完善性好,多道地震探测获得了清晰的浅部结构,固定地震台、流动地震台和海底地震仪记录的震相信息丰富,固定台接收气枪信号的最远接收距离约为360km,为研究该潜在强震区的深部发震构造打下了良好的基础。

强震区隧道施工塌方段震害机理及处治技术研究

汶川地震公路隧道普通段衬砌垮塌震害均发生在施工塌方段。依托汶川地震公路隧道普通段震害调查资料,对强震作用下隧道施工塌方段进行震害特征、震害机理及处治技术研究具有重要的意义。揭示了汶川地震区公路隧道施工塌方段震害特征：软弱围岩施工塌方段均出现了二衬垮塌震害,严重段落甚至出现衬砌整体垮塌震害。探明了强震区隧道施工塌方段震害机理：地震惯性力影响明显;强制位移影响较小。强震区隧道施工塌方段采取＂回填注浆＋交错设缝＂的处治措施后,主应力和内力的减震率均在35%以上,这说明＂回填注浆＋交错设缝＂处治措施对隧道施工塌方段抗减震具有明显效果,是一种行之有效的处治措施。研究结论对于高烈度艰险山区交通生命线的抗减震技术具有重要的意义。

强震区隧道洞口段边坡动力响应特征离心振动台试验

强震后隧道震害调查表明,隧道洞口段的震害破坏尤其严重,需进一步加强隧道洞口段边坡动力响应方面的研究。以汶川地震灾区典型隧道洞口边坡为例,通过大型离心振动台试验,研究隧道洞口段边坡在强震作用下的动力响应特征及规律。试验研究表明:(1)在边坡坡面和坡内的加速度放大均具有显著的高程效应;隧道拱顶的加速度放大系数大于隧道其他部位;越靠近隧道洞口的加速度放大效应越明显。(2)不同振幅下坡体的加速度放大效应均十分显著,并且低振幅下的加速度响应大于高振幅下的加速度响应。(3)在维持0.25g振动加速度下不同离心荷载等级下的坡体加速度放大系数均大于2.0;但随着离心荷载的增大,加速度放大系数增长很小。(4)随着边坡高程的增大,动土压力总体呈线性降低,在相对高程为0.48时(即隧道拱顶),其动土压力响应系数最大。研究成果能为强震区隧道洞口段的抗减震设计和相关研究提供借鉴。