基于循环神经网络的自适应滤波方法及应用研究

针对目前地震工程研究领域在滤波方法上存在人为因素、峰值突刺、噪声干扰等方面的缺陷,结合递归最小二乘法(RLS)和循环神经网络(RNN)模型,提出了一种自适应滤波的新方法。研究分析表明,该方法通过设置自适应调节滤波器参数以及算法的自我迭代等方式进行滤波,对噪声识别能力和滤波速度上均优于美国地质调查局(United States Geological Survey,USGS)所推荐的传统滤波方法,并可有效降低滤波后对原始波形的失真损坏以及相位提前等问题。同时,运用所提自适应滤波方法将其应用于不同场地类型台站的含速度脉冲近场地震记录,进一步验证了自适应滤波方法的有效性和适用性。研究成果为地震工程领域的滤波分析提出了一种新思路和新方法,也可为地震记录处理及相关应用工作提供参考。

桩顶荷载对软土地基-群桩基础动力相互作用的影响与机理分析

设计并实施了软黏土地基-群桩基础体系的动态离心模型试验,通过设置两组不同桩顶荷载的模型预制桩,在50g重力加速度环境下,获取了天然地震动作用下软黏土层的加速度、承台横向位移及桩身弯矩,并据此推导计算了桩身竖向变形、桩土相对位移与桩周土抗力,分析研究了桩顶荷载对软黏土-群桩基础体系地震动响应的影响及作用机理。结果表明:①在地震作用下桩身弯矩的反应结果比较复杂,当桩身弯矩沿深度方向出现唯一零点时,桩身弯矩随埋深的增加呈现出先减小后增大又减小的趋势,且桩顶荷载增加时出现这一情况的概率提高了7.58%;②桩顶荷载对桩身弯矩有一定的影响,桩顶荷载增加时,桩身弯矩的最大值随之减小7%,桩周土抗力随之增大25.32%;③软黏土发生震陷时,土体相对位移在桩-土相互作用中起主导作用,桩周土抗力与桩身弯矩的最大值均出现在土体相对位移最大值附近。

表层土剪切波速的不确定性对地表设计谱平台值的影响

土层剪切波速对地表反应谱有重要的影响。选取构建了不同场地类别的235个场地地震反应模型,人工合成了12条强弱及频谱特性不同的加速度时程,运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了不同地震动输入下表层土剪切波速的不确定性对设计谱平台值的影响,统计给出了表层土剪切波速的变异率与地表设计反应谱平台值间的经验公式。结果表明:地表设计反应谱平台值与表层土剪切波速的变异率呈负相关关系,即随表层土剪切波速变异率的增大而减小;不同地震波输入条件下各类场地类别地表设计谱平台高度与表层土剪切波速变异率的数学模型为一阶指数函数。

渤海土类动力非线性参数及合理性

针对当前我国土动力学特性理论研究大多集中在陆地,而海域典型土类的动力特征尚无系统性研究成果的问题,收集整理了渤海海域近40个海洋石油平台地震安全性评价报告中动三轴试验取得的372组土体动力非线性参数数据,给出了渤海海域不同土类不同埋深的动剪切模量比和阻尼比的统计平均值.以典型场地为基础,对比分析了所给出的统计平均值与规范值、推荐值对场地地震动参数的影响,论证了所给出的平均值的合理性.研究结果表明,与规范值、推荐值对比,所给出的统计平均值与实测值的地震反应分析结果吻合程度高,合理可信,为渤海场地土动力学参数实测数据不足情况下的必要补充.

海底软弱场地非线性地震反应及其应用研究

海底软弱场地土具有较强的非线性特性,频域等效线性模型及方法将不足以反应海底软土动力响应的真实情况,因此为了更合理地估计海底软弱场地对地震动的影响,运用一种考虑拟合阻尼比、刚度比试验曲线的时域分析方法,对渤海海域内2个实际软弱场地模型进行非线性地震反应分析,通过对比时域非线性与频域等效线性化方法得到的时程、反应谱及傅里叶谱,从而提出更加真实更加可靠的海底泥面的设计地震动参数。研究成果对于今后开展海域软弱场地非线性地震反应分析方法的研究工作有一定的参考价值,对于指导我国海洋工程的抗震设防要求、提高海域设计地震动参数精度有一定的理论意义和现实意义。

渤海海域典型场地土的动力学特征

文中通过收集已完成的近40个海洋平台的工作报告中的钻孔资料,通过室内振动三轴试验,整理出372渤海原状土样动力学测试的原始数据,进行归纳分析,利用数理统计学的方法给出渤海海域内不同类型土体、不同埋深的动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的平均曲线及推荐值。并以三种典型土类为例,将统计值与规范值、推荐值进行比较分析,得到了非常有价值的结论。本文的结果可供渤海海上工作无试验资料和今后修订渤海海上土动力学参数规范值时参考使用,对工程抗震和地震安全性评价也具有一定的借鉴意义。

渤海海域典型场地土的动剪切模量比和阻尼比的统计值

收集渤海海域内近40个海洋平台的钻孔资料,结合室内振动三轴试验,归纳整理出372组渤海原状土样动力学测试的原始数据,利用数理统计方法给出渤海海域内不同类型土体、不同埋深的动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的平均曲线及统计值。研究结果可作为土动力学研究的补充,同时有利于加深对不同土质动力学性能的认识,为渤海海域内其它海洋建设工程的地震安全性评价工作提供借鉴和参考。

剪切波速对设计反应谱的影响研究

本文采用一维土层等效线性化波动理论模型,研究了3种单一均质不同土性的土层剖面,在一定范围内剪切波速变化对场地设计反应谱的影响,重点分析设计反应谱的特征周期Tg和平台值αmax的变化趋势,其结果对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作以及提高土层地震反应计算精度具有一定的参考价值。

基于有限差分法的非饱和砂土层地震反应研究

利用有限差分法建立非饱和砂土层-基岩的自由场模型,分别在水平向和竖直向天然地震动输入条件下,分析非饱和砂土层的饱和度对地震反应分析结果的影响,通过计算分析地震动峰值和反应谱等参数,初步揭示非饱和砂土层对地震动响应规律。饱和度变化影响土体剪切模量和体积模量而导致场地地表峰值加速度出现差异;加速度反应谱方面,饱和度较大的工况加速度反应谱峰值到达周期会出现滞后现象;加速度反应谱峰值大小以及到达峰值周期时长受地震波输入方向和饱和度共同影响。

土动力学参数对设计反应谱的影响

本文选取3种单一均质土层剖面,在3条强度不同的地震动输入下,运用一维土层地震反应分析技术,研究土的动剪切模量比、阻尼比及其对设计反应谱的影响。为了使结果能够直观地反映抗震设防所需要的地震动参数的变化,本文分析了这两个参数在一定范围内变化时,对设计反应谱的特征周期Tg和平台高度αm ax的影响,得到了一些有价值的结论。

地震动强度及频谱特征对场地地震反应分析结果的影响

通过收集整理235个实际钻孔资料并建立了2820个计算工况,运用一维波动等效线性化地震反应分析方法,基于不同类别场地条件,研究在不同强度、频谱特性的地震动输入形式下,场地条件对地表地震动参数影响,重点考察地表峰值加速度的变化特征及规律,并对计算结果进行了统计回归分析,给出了不同场地类别条件下地表峰值放大倍数的一般经验值。由于我国现行抗震设计规范中,没有考虑地震烈度或地震动强度对设计反应谱的影响,也没有考虑地震动频谱特性对地表峰值的影响,因此,本文的研究成果可为未来修订抗震设计规范提供参考依据。

砂卵石大三轴试验及在边坡地形效应中的应用

汶川地震发生后,颠覆了砂卵石在动力作用下表现稳定这一传统认识,拟利用大型土工静、动力三轴试验,给出砂卵石的静力、动力特性参数,结合一个典型场地剖面,运用二维等价线性时程响应分析法,研究了场地地震动放大效应。结果表明,含砂卵石的场地具有地震动放大效应,随着边坡高度的增加,加速度、速度和位移均产生了放大作用。地震动反应谱由于受到砂卵石层的影响,使其高频成分非常丰富,放大作用显著。反应谱低频部分随观测点的高度变化,衰减指数差别显著,位置越高,加速度峰值越高,衰减越快,反之亦然。这些试验数据和研究结果,可为含砂卵石地区的工程抗震和边坡稳定性评价等工作提供参考,具有一定的工程意义。

基于离心模型试验的中硬自由场放大效应研究

利用叠环式剪切模型箱设计并构造了中硬自由场的离心模型,在75g离心场环境下开展了8组工况的动态离心模型试验,并以此来模拟人工地震动观测台站,获取中硬自由场不同深度监测点的加速度峰值、时程及反应谱等结果,系统研究中硬自由场条件下地表及地下不同深度的地震动放大效应。结果表明:中硬自由场滤波作用较小,从底部至地表,地震波的幅值和能量有逐渐增大的趋势,地震波形损失较小;中硬自由场地表处的峰值加速度放大作用显著,地表地震动放大系数在1.86~2.49之间,且放大系数从底部至地表呈逐渐增大的趋势;地震动加速度反应谱从底部至地表逐渐向高频方向移动,反应谱值随自由场深度的增加而降低;地表及地下各层位与基底输入的反应谱比值在一定范围内波动,且存在极值点,优势分布于1.65~1.85之间。

岩土工程地灾防治技术及防治措施

由于我国地域广阔,地理环境比较特殊,地质条件复杂,所以地灾的分布较广,而且引发地灾的原因也众多,随着近年来的开发建设,地灾发生的频率在不断上升。因此,必须加大对岩土工程地灾的防治力度,以保障我国经济建设的顺利进行。

上覆海水层对自由场基本周期影响的离心模型试验研究

基于动态离心技术设计和构建了两组模型试验,还原并再现了上覆无水和有水的软土自由场仿真岩土台阵,利用白噪声扫频和强度不同的El Centro波作为振动台基底输入,采用考虑相消干涉的传统谱比法,获取了不同工况条件下的两组自由场模型的场地反应结果,通过对比分析有水和无水场地的振型反应特征以及基本周期差异,评价和总结上覆水在估算场地基本周期的作用及影响。研究结果表明:由于上覆水自重以及土水相互作用的影响,无水模型的地表峰值放大倍数要高于有水模型,同时无水模型的地表时程波形稀疏,表明地表地震波具有较为丰富的高频成分;无论是白噪声扫频还是El Centro波的基底加载方式,上覆无水和有水两组自由场模型的基本周期和振型放大系数均存在显著差异,表明上覆水对海底复杂介质体系的基本周期估算具有一定的影响,陆地模型和海域模型的基本周期最大偏差达35.5%。

渠道季节性冻土冻胀问题及预防措施探讨

南水北调中线应急供水工程渠道季节性冻土冻胀灾害,在河北省境内分布普遍且问题突出。其中第S1~S12标段渠道地基岩性主要为壤土、砂壤土、粉细砂,均须考虑冻胀问题。渠道设计时针对不同的地基岩性虽然采取了不同的防治冻胀的措施,但仍有部分渠道衬砌出现了不同程度的冻胀破坏。通过对工程中的季节性冻土发生冻胀破坏的部位进行统计、分析和研究,阐明了不同冻胀破坏发生的原因和机理,从预防和优化防冻设计角度提出了防冻胀的方法和地基处理措施。

常规土类剪切波速与埋深的关系分析

土体剪切波速是土工地震减灾工程应用最广泛的参量之一。依据中国地震安评工作大量的钻孔实测剪切波速数据,定性探讨了常规土类剪切波速与埋深间的关系;利用最小二乘法分别采用线性模型、指数模型和一元二次多项式模型建立了分场地类别和不分场地类别两种情况下常规土类(不包括淤泥质土)–碎石土、砂土、粉土和黏性土剪切波速与埋深间的统计公式,以拟合优度为评价指标建议了常规土类的推荐模型及参数,并与《构筑物抗震设计规范》的经验公式及某一工程场地实测结果进行了对比分析。结果表明:除淤泥质土之外,其它常规土类剪切波速与埋深有显著的相关性;总体而言,一元二次多项式模型的拟合精度最高,所推荐的常规土类(不包括淤泥质土)剪切波速与埋深间的统计公式是较可靠的,可供无波速测试场地参考使用。

岩土工程地灾防治技术及防治措施

由于我国地域广阔,地理环境比较特殊,地质条件复杂,所以地灾的分布较广,而且引发地灾的原因也众多,随着近年来的开发建设,地灾发生的频率在不断上升.因此,必须加大对岩土工程地灾的防治力度,以保障我国经济建设的顺利进行.

地下结构抗震研究现状及展望

地下结构的振动特性与地面结构有很大不同,针对于地下结构特点的抗震分析方法日益受到重视,近年来取得了很大的进展。简要总结了原型观测方法的特点及研究现状;详细介绍了理论分析方法的基本原理及主要的实用抗震分析方法;对近些年来地下结构振动模型实验方面取得的成果进行了综述;对地下结构抗震研究方法的未来发展趋势进行了探讨。

工程场地分类中等效剪切波速计算深度问题的讨论

根据中国华北、华东、华南、东北和西北等地918个实测钻孔资料的计算统计,探讨了工程场地分类中等效剪切波速计算深度取值20m和30m的实际差别,并对中国、美国、欧洲现有规范利用等效剪切波速进行场地类别划分的方法特点和具体指标进行了对比讨论。结果表明:1)计算深度由20m增加至30m时,钻孔等效剪切波速值的增大范围约为15～50m/s,平均增加值为25m/s;2)与欧美规范相比,中国现行规范(GB50011-2001)在划分场地类别时要求同时考虑20m计算深度的等效剪切波速值和覆盖层厚度,而在许多实际工程中,因较准确的覆盖层厚度不易获取而难以具体进行场地分类。因此,有必要借鉴欧美规范,通过增大等效剪切波速的计算深度至30m来强化该指标在场地类别判定中的作用。