甘肃积石山 M_(s)6.2级地震的震害特征与启示

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县(35.70°N,102.79°E)发生了6.2级地震,震中烈度为VIII度。地震发生后,通过实地烈度评估与科学考察,对震区VI~VIII度区不同建(构)筑物与生命线工程的震害特点进行了统计分析;从抗震设计与施工管理、场地放大效应与地震次生灾害对建筑结构抗震性能的影响等角度,提出了此次地震的震害启示。结果表明:1)严重破坏和毁坏的建筑结构主要集中在老旧的土木结构、砖木结构和无设防或设防不规范的砖混结构。2)造成建筑结构破坏的主要原因是少量自建房抗震设计和施工的不规范、场地放大效应和地震次生灾害。3)优化和改良生土砌筑材料,改进纵横墙间的拉结措施,强化结构整体性是提高土木结构抗震的有效方法;普及“上下圈梁与构造柱”等基本抗震设防措施,规范水泥砂浆强度,提升农村工匠的施工水平,可有效提高砌体结构的整体性,避免房屋出现整体性垮塌;室内洗手间的墙体应该与房顶、纵横墙间建立有效联接,提高结构的抗震性能。4)孤突斜坡、河流高阶地与岸边为抗震不利地带。当建造用地极为匮乏,不得不选址在这些场地之上时,应该综合考虑场地的地形地貌特征、岩土体物理力学特性、水文地质条件、抗震设防目标、建筑结构类型等影响因素,做好地震灾害风险评估,根据评估结果进行科学设防。灾后重建过程中,应由政府统一规划选址、统一设计,规范施工。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震随机有限断层三分向地震动模拟

2023年12月18日23时甘肃省临夏州积石山县发生M_(S)6.2地震,震中附近造成大量人员伤亡。基于不同数据和方法反演得到的震源破裂过程还有争议,为模拟此次地震的地面运动,分别采用SW倾向与NE倾向的震源破裂模型,利用随机有限断层法模拟三分向地震动。选取震中距约100 km内的57个触发强震台站,模拟其三分向加速度时程、速度时程及5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)。结果表明,模拟的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)能够体现地震动峰值的衰减规律,NE倾向的震源破裂模型会导致更大的地震动。模拟与观测记录的幅值接近、谱形相似,其中SW倾模型的PSA残差更小。基于三分向模拟地震动给出积石山M_(S)6.2地震的仪器烈度分布,SW倾向与NE倾向模型极震区烈度均达Ⅷ度,其中SW倾向模型与应急管理部发布的烈度图更加接近。积石山M_(S)6.2地震的模拟说明随机有限断层法可用于计算三分向地震动,并验证模拟输入震源、路径与场地参数的可靠性。

基于迁移学习的青藏高原东北缘地震诱发滑坡易发性评估模型

通过研究,旨在提出一种迁移学习方法,以应对机器学习在缺乏历史滑坡点数据的大区域很难取得良好的评估效果的挑战。首先,通过结合10个影响因子利用随机森林算法对2013年芦山7.0级地震极震区进行预训练,得到高精度的预训练模型。随后,采用直推式迁移学习方法进行初始迁移,并利用“半监督”评估方式补充青藏高原东北缘地区的标签数值点。最后,利用归纳式迁移学习进一步训练预训练模型,得到在青藏高原东北缘地区评估更准确的地震诱发滑坡易发性评估图。此外,使用Kullback-Leibler散度计算迁移前后区域影响因子数据的相似性,并对2022年泸定6.8级地震极震区进行评估应用,验证基于迁移学习的青藏高原东北缘地震诱发滑坡易发性评估模型的准确性。研究结果可为该区域地震诱发滑坡灾害预防提供一定的参考。

麦积山石窟栈道地震动力响应分析及损伤评估研究

为研究麦积山石窟人行栈道在地震作用下的动力响应,选取154石窟处栈道作为典型结构,利用ABAQUS建立三维实体模型,充分考虑麦积山石窟地震环境条件,基于麦积山石窟窟区地震危险性评价结果,分析石窟栈道在50年超越概率63.5%、10%、2%水准所对应地震作用下的加速度响应、应力和损伤分布情况,进而对栈道结构抗震性能水准进行划分。结果表明,在地震作用下,栈道结构斜梯加速度响应明显大于平台板处加速度响应,平台板随其所处位置高度的增加,加速度响应峰值增大;栈道结构悬臂梁与岩体嵌固的端部混凝土应力数值较大,斜梯梁与悬臂梁相交处钢筋应力较大;随地震作用的增大,栈道结构混凝土拉压损伤出现范围和数值均呈增大趋势,且主要集中在悬臂梁与岩体嵌固端部,呈现出上部受拉、下部受压的典型破坏特征;基于栈道结构材料应力应变和构件损伤程度对其抗震性能水准进行划分,栈道在多遇(PGA=70 gal)、设防(PGA=240 gal)地震作用下,地震损伤评估结果均为轻度损坏,在罕遇(PGA=450 gal)地震作用下,地震损伤评估结果为严重损坏。该研究结果可为麦积山石窟栈道震损评估和加固设计提供科学依据。

青藏高原东北缘地震动衰减模型及其在地震影响场评估中的应用

青藏高原东北缘活动断裂分布密集、构造变形活动强烈、地震频发.建立更符合该地区地震动特征的地震动衰减模型,能够在本地区震害防治和震后应急救援等方面发挥重要作用.首先,基于青藏高原东北缘地震构造特征,有针对性地选择强震数据库,构建考虑断层类型、近断层效应及场地条件等因素的区域性地震动衰减模型,运用随机效应回归法计算出模型系数;结合国内强震动记录通过残差分析对模型预测结果进行检验,并比较与NGA模型的差异;最后,运用震动图快速生成系统产出2022年门源Mw6.6地震理论烈度图并与现场调查烈度进行对比.结果表明:本文模型与NGA模型的预测偏差与场地条件和距离关系不大,而主要与震级相关,预测偏差随震级增大而明显增大;残差分析显示本文模型与青藏高原东北缘地区地震记录更接近;基于震动图快速生成系统产出的理论烈度图与现场调查结果比较接近,运用地震动衰减模型可有效提高台网稀疏地区强震Shakemap和地震影响场的预测精度和效率.

近地表速度结构对场地强地震动特征的影响

近地表松散沉积层对地震波具有强烈的改造作用。为了揭示近地表速度结构对场地强地震动特征的影响机理,采用横波勘探和地脉动测试方法研究两个地震台站的场地条件,并对比分析场地测试结果与汶川地震记录的频谱特征。正如浅层地震勘探和地脉动数据所揭示的那样,MXT地震台的强震记录中,对应横波图像0.10s处强反射波的地震动分量（频率5 Hz左右）在该场地占明显优势,而对0.22s的弱反射界面（对应的基频为2.3Hz）的反映并不明显,分析认为这一现象归因于地下10-11m处粉土与卵石层间具有较大的波阻抗差异,因而造成地震反射图像上0.10s附近的强振幅掩盖了0.22s的反射波组,岷县强震记录频谱也显示为单峰值形态。横波勘探在WUD台获得的地震图像显示分别在0.22s和0.50s处有两组比较明显的反射波,其所对应的场地潜在响应频率分别为2.3Hz和1.0Hz,WUD台的强震记录频谱的形态也明显受这两个波阻抗界面的影响;通过对比地脉动与地震记录的频谱图,认为场地结构对地震信号与一般地脉动信号的影响是有差别的。研究表明：（1）剪切波的强阻抗界面深度及其平均波速是控制场地频谱主频的主要因素,近地表地层中阻抗强的界面对地震波的改造作用占主导地位;（2）近地表松散覆盖层的波速结构影响着场地地脉动频谱与地震动频谱的谱形变化;（3）一般情况下,浅部强波阻抗界面对地脉动频谱特征的影响可能大于深部（百米以内）,强震作用下深部波阻抗界面会使场地的响应主频向比其脉动基频更低的频段发展。

2003年甘肃民乐——山丹地震隐伏发震构造的浅层地震勘探研究

采用浅层高分辨率多次覆盖共中心点地震反射技术,对2003年10月25日民乐—山丹地震隐伏发震构造:民乐—永昌断裂和童子坝河断裂,进行了地球物理勘探研究.地震勘探剖面揭示,民乐—永昌隐伏断裂与先前推测的断裂性质基本一致,为逆冲断层,倾向北东,倾角越往深部越缓,约在30°—45°之间,测线处上断点深度小于15m;童子坝河隐伏断裂根据地震剖面结合地貌特征及区域应力分析,可判定具正断层特性,倾向南西,倾角约77°,并非以前所认为的逆冲断层.上述两条断裂于晚第四纪表现出了一定的新活动性,其共同作用导致了2003年10月25日民乐—山丹MS6.1和MS5.8地震的发生.

地震诱发黄土滑坡的滑距估测

认为用坡体波动振荡效应来解释地震滑坡的形成是合理的,地震动使坡体波动振荡产生的启程剧发速度会直接影响到滑后行程速度和整个滑动土体的滑移距离。最大滑距可分为地震时坡体波动振荡产生的位移和地震波动停止后滑坡的滑移距离两部分,先采用Newmark有限滑动位移分析模型计算前者的永久地震位移,再进一步计算后者。经海原地震滑坡实例计算,文中地震滑坡滑距计算公式实用有效。

基于台阵记录的土层山体场地效应分析

选取2008年5月25日至8月7日期间由甘肃省文县上城山地形效应台阵获取的12次汶川地震余震事件(MS≥4.0),在分析其地震动基本参数的基础上,采用参考场地谱比(RSSR)法和水平-竖向谱比(HVSR)法,研究了不同地震作用下上城山地形台阵的场地效应.分析结果显示:随着高程和覆盖层的增加,记录台站地震动的PGA呈增大趋势,地震频谱形状由宽变窄;上城山台阵记录到的地震波在地形基阶频段(2—4 Hz)和浅部土层频段(7—9Hz)的幅值明显放大,RSSR曲线显示山顶NS向的土层频段谱比大于山体地形频段谱比;由于土层山体竖向地震动在中高频段放大,使得HVSR方法谱比结果在中高频段较RSSR方法所得结果明显偏低,而在山体基阶频段附近两种方法的谱比值接近.松散土层山体的台阵记录特征体现了地形和土层对地震动的联合作用,揭示了强震区起伏地形场地震害加重及地震滑坡集中发生的原因所在.

兰州盆地活断层的高分辨率浅层地震勘探技术

针对城市活断层浅层地震探测的一些技术问题,在兰州盆地的金城关断层和刘家堡断层沿线开展活断层浅层(50 m以内)地震勘探技术研究。主要采用纵波和横波多次覆盖共CMP点地震反射方法,获得了目标场地地震图像资料,尤其横波地震剖面更加清晰地反映出超浅层构造空间特征。以红艺村测线(HYC)和师范学校西测线(SFXX)为例,分析总结了数据采集、资料处理、剖面解释三方面浅层活断层地震探测的技术要点。结果可以为兰州市及类似复杂构造地区活断层地震调查提供技术参考。

甘肃文县上城台地的地震记录分析

选取文县上城台地三个不同高程强震台同时记录到的汶川大地震的9次余震记录,研究场地的地震反应和波的传播效应。通过对比峰值加速度、地震反应谱、加速度时程等地震动参数,全面分析了地震动放大效应与地形的关系以及地震动特征与震源的关系。结果表明:相对于山脚,山顶的峰值加速度明显放大,并且山顶的地震动在场地卓越周期附近放大最显著;多数地震记录显示山顶处垂直白水江河谷分量的峰值加速度比值大于平行河谷分量比值;地震动绝对持时从山脚、山腰到山顶依次增长。总之,地形条件和其上覆松散层共同作用造成了上城台地的地震动放大。

1920年海原地震滑坡密集区的地震动场地效应研究

地震动作为引起地震灾害的原动力,常常通过造成建筑物倒塌、山体滑坡等形式引起大量人员伤亡和财产损失。1920年海原81/2级地震,在震中距80 km远的西吉—静宁交界的黄土丘陵区引发了大量的山体滑坡,并造成重大人员伤亡和财产损失。在分析海原地震高烈度区滑坡分布特征的基础上,通过场地调查和数值计算等方法,研究典型滑坡密集场地的地质条件及地震反应特征。研究表明起伏地形和黄土厚度不均等因素造成丘陵山体两侧地震反应的差异,从而导致地震滑坡在斜坡土体较厚的一侧成群连片发育。海原地震造成的滑坡密集区的地形地貌、岩土性质、土层结构等条件决定了该地区地震动随局部场地条件变化非常迅速,地层场地效应和地形场地效应联合作用加剧了斜坡地表的地震动放大作用,增加了触发地震滑坡的动力。

利用场地表征参数研究岷漳地区地震动相对变化趋势

近地表场地条件所引起的地震动差别可以造成不同场地上建筑物震害的显著差异。为了在岷漳地区的震害预测和长期发展规划中考虑场地条件差异性,提出联合V（s30）和地形标度曲率作为场地表征参数来获得研究区地震动相对变化趋势图的方法。研究表明：土质山体〉土质河谷〉基岩山体〉基岩河谷是研究区地震动变化的基本规律,但因覆盖层厚度和地形条件的不同,具体场地的地震动变化也有不同。总体上,地震动峰值加速度的放大程度主要与近地表V（s30）相关,V（s30）越大地震动峰值加速度的放大越小,地震频谱受频率标度地形曲率和覆盖层厚度共同影响,分别在相应的特征频率处放大。该研究可为区域地震动预测提供理论依据,为制定区域长期发展规划和建筑抗震设计提供重要的基础资料,基于场地表征参数研究区域地震动相对变化趋势的方法也可应用于地震烈度速报和地震灾害快速评估等领域。

武都台的地震记录特征及场地条件分析

为了探究场地近地表地层结构对强地震动特征的影响机理,本文以武都台为研究对象,岷县基岩台为参考,分析了两个台站在汶川地震序列期间五次强地震的记录特征,并在武都台站附近开展浅层横波地震勘探和地脉动测试。研究表明武都台水平向地震频谱在1-2Hz的振幅最大,是由厚覆盖层底部强波阻抗界面控制的;受土层非线性特征影响,地震作用可能会使场地的响应主频向比其脉动基频更低的频段发展。工程勘察方法获得的场地卓越周期和速度结构与实际强震台址的地震动特征之间存在相关性,因此,联合横波地震勘探和地脉动方法可预测一般地工程场地的地震响应特征。

三危山断层近场地震动对敦煌莫高窟的影响研究

三危山断层距敦煌莫高窟仅约3km。本文建立横向均匀成层的地震断层模型,利用随机有限断层方法,预测三危山断层发生5.5级、6.0级、6.5级地震时地震动对莫高窟的影响。研究表明逆断层使三危山断层辐射的地震动分布形态呈现出明显的上下盘效应。同时,将计算PGA值与已有的根据其它地区地震记录推出的PGA衰减关系进行了对比分析,认为该结果可供莫高窟抗震防护加固设计时参考。

1988年肃南地震近场地面运动的随机模拟

随机法模拟地震动目前主要采用点源模型和有限断层模型两种方法。本文运用随机点源模型拟合肃南中小地震(ML=4.5,1988年12月19日)与实际记录吻合较好。对获得强震记录的肃南地震(Ms=5.7,1988年11月22日)运用点源模型和有限断层模型两种随机方法模拟计算近场区强震地面运动,并同肃南地震台实际观测记录相比较,强调强震近场地震动预测考虑有限断层更符合实际记录。

宁夏西吉县境地震滑坡的地貌特征及其减灾开发对策探讨

宁夏西吉县滥泥河流域在1920年海原8.5级大震时形成大量黄土滑坡及堰塞湖。本文阐述了西吉县境地震滑坡地貌的基本特征和当地人民对滑坡地貌的开发利用现状,分析了地震滑坡地貌所产生的环境灾害隐患,并针对该地区因地制宜开发利用滑坡地貌的减灾对策进行了探讨。

甘肃岷县灾害之地理解析

通过资料分析、实地考察及灾害调查等方法,揭示了岷县地质灾害频发的根本原因在于其地理劣势:位于南北地震带,断裂发育;处于地貌梯度带,具备地质灾害高发的充分条件,其中包括多发灾害性天气过程;新生代的地层具有容易受到侵蚀和扰动的特征.此外,地形复杂、生态环境恶化、地质灾害常常呈链式发生,也是岷县地质灾害连绵不绝的原因.岷县具有各类地质灾害频发的历史,从而阻碍了该县的经济发展,低下的经济水平制约了当地建筑抵御自然灾害的能力,灾时损失颇显惨重,形成恶性循环.为了实现岷县发展的良性循环,提出了保持可持续性,认清其灾害背景和发展基础是非常重要的,对该地区灾后重建工作有借鉴意义.

关于兰州市“刘家堡断裂”的地震勘探研究

各种地质调查方法的综合研究证明,兰州市所谓的"刘家堡断裂"实际上应该是兰州七里河向斜盆地的北部边界。采用适合于百米以内地震勘探的观测系统,主要探测"刘家堡断裂"沿线浅部岩层变化情况,通过分析4个场地的浅层地震剖面,阐述了勘探场地附近地震图像的特征及其所反映的七里河向斜盆地西北边缘的构造趋势。地震勘探认为,向斜构造界线两侧岩层物理性质差异明显,地震反射剖面对比反映出"刘家堡断裂"与"深沟桥断裂"交汇的部位褶皱变形非常剧烈。总之,兰州盆地内部地质构造复杂,地震勘探的正确解释是建立在对地质构造正确认识的基础上的。

基于ABAQUS的竖向荷载下三维桩土沉降变形分析

利用ABAQUS有限元分析软件,采用Mohr-Coulomb准则,建立了桩土有限元三维计算模型,对竖向荷载下桩土作用进行分析,分别讨论了不同桩距、桩长、桩数的群桩基础沉降性状,并与模型试验结果进行比较。分析结果表明:在相同荷载下,增加桩距或桩长可减小沉降;随着桩数增加,桩基沉降也在增加,但在桩数为n=25×25之后继续增加桩数,沉降变化较小,是否可以通过计算桩数为n=25×25的群桩基础沉降来实现更大桩数的群桩桩基沉降设计值得进一步研究。