我国黄土高原地区地震动衰减关系研究的若干进展

地震动的衰减关系是指地震动随震级、距离和场地条件等变化的经验关系,近年来在我国亦被称为地震动预测方程,是估计地震动及其影响场的主要方法之一,在地震区划和重大工程场地地震安全性评价中被广泛应用。黄土是一种特殊土,在我国广泛分布。我国黄土高原地区地质构造复杂,新构造活动强烈,中强地震频发,地震动的衰减关系有其特殊性,总结我国黄土高原地区地震动衰减关系的研究成果对促进黄土高原地区抗震研究有重要意义。在简要介绍国内外地震动衰减关系研究的基础上,全面系统地总结我国学者在黄土高原地区的地震烈度衰减关系,基岩和土层场地地震动峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及反应谱衰减关系方面的研究成果;评述和讨论在黄土覆盖地区地震动衰减研究领域存在的问题和今后的研究方向。文章的研究工作对从事黄土高原地区地震工程研究的科技人员有重要参考价值。

黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统的构建与应用

地震滑坡资料与实际强震动记录是开展地震滑坡成灾机理研究的重要基础数据,如何科学管理这些数据资料,并最大限度地发挥其科学价值仍然是一个值得探索的问题。文章以黄土高原地区7次典型历史地震诱发黄土滑坡和125次地震(2001—2018年)的强震动记录为基础数据,依托开源GIS平台+MySQL数据库,构建黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统。该系统界面规范、友好,参数获取方便,图表展示清晰、流畅,不仅为地震滑坡和强震动记录数据资料的管理与应用提供一个科学便捷的平台,也为黄土地震滑坡成灾机理研究提供坚实的数据基础,亦对黄土高原地区防灾减灾工作的开展具有一定的参考价值。

“韧性”的词义解析及其应用

英文“Resilience”和汉语“韧性”这两个词汇被广泛应用在不同的学科领域。在中国的生态学和工程学领域“Resilience”一词常被翻译成“恢复力、弹性、韧性和韧弹性”等,正确的理解和解析英文“Resilience”和汉语“韧性”十分必要。本文主要依据现有英文和汉语辞典、辞书以及相关的中外科技文献,对英文“Resilience”和汉语“韧性”这两个词汇的含义进行全面的词义辨析和清理,认为英文“Resilience”翻译成汉语“韧性”比较合适,符合汉语的词义和语言环境,韧性在一定程度上涵盖了恢复、弹回和弹性的含义;在此基础上,总结和厘定了韧性的起源、定义和内涵;比较全面的梳理和评述了“Resilience”和“韧性”这两个词在不同学科领域的发展和演化。这一研究工作对正确的使用英文“Resilience”和汉语“韧性”有重要意义,对从事韧性城市研究、城市规划、城市抗震韧性研究和建筑抗震韧性研究的科技人员有一定的参考价值。

黄土地震滑坡的触发类型、特征与成灾机制

基于现场调查勘探、无人机航测和大型振动台试验,系统研究了黄土地震滑坡的触发类型、特征与成灾机制。结果表明,黄土地震滑坡在空间分布、单体规模、致灾范围、平面形态、地形水文条件、地震动强度、土层厚度、与发震断层关系等方面具有显著特征。黄土地震滑坡从触发机理角度可划分为剪切型滑坡、液化型滑坡、震陷型滑坡三种类型。剪切型滑坡根据滑动面地层岩性可进一步分为黄土层内滑坡、黄土与泥岩接触面滑坡、切入基岩的切层滑坡;液化型滑坡可根据液化层位置划分为底部液化滑移型、表层液化泥流型、底-表层联合液化滑流型等。震陷型滑坡可根据坡体破坏形式细分为陷滑型、崩滑型等两种。本文可为黄土地震滑坡的风险评估与防控提供科学依据。

多维损失指标的灾度计算模型

科学合理的灾害等级定量评定模型,有利于合理划分地震等自然灾害的影响程度等级和灾害分级管理。采用“直接经济损失/年人均GDP”处理方法对直接经济损失进行无量纲化,简化和统一不同年代、不同地区的直接经济损失相对值。在已有灾度计算模型的基础上,以地震灾害为例,定义了灾害等级及相应的灾度值下限,考虑直接经济损失相对值、死亡人数、受伤人数等三个损失指标,以椭球面为灾度等值面,构建了三维灾度计算模型。本模型通过严格的数学推导得出,模型本身对所用的各损失指标进行了无量纲化处理,能定量比较不同发生时间和地点的地震灾害损失程度,可推广到其他灾害的灾度值计算及等级评定。三维灾度模型能方便地扩展到更高维度的灾度模型上去,而灾害分级与灾度分级值D i保持不变。通过部分中国实际地震灾例的灾度计算和灾害分级,检验了模型的科学性和适用性。初步讨论和分析了一维退化灾度计算模型:将人口损失粗略折算为当量经济损失,计算结果表明,即使采用较高的赔偿标准,地震灾害导致人口损失的折算经济当量占总经济损失当量的份额是比较小的。

纵剖面形态的黄土斜坡地震危险性Logistic回归模型

强震诱发斜坡失稳破坏是黄土地区主要震害之一,快速准确判别黄土斜坡地震危险性对城市抗震规划和震后应急救援具有重要意义。利用野外实地调查的1920年海原地震诱发620组滑坡和380组未滑斜坡数据,验证纵剖面形态对黄土斜坡地震危险性的影响,对斜坡纵剖面形态进行单因素wald检验,单因素wald检验结果表明纵剖面形态对于滑坡地震危险性快速判别有积极意义。利用野外调查中简单易得的坡高、坡角、纵剖面形态和地震烈度几个因子,建立黄土高原区斜坡地震危险性判别的Logistic回归模型,给出黄土斜坡地震危险性的快速判别公式,使用该公式对1920年海原地震诱发滑坡回判和1718年通渭地震诱发黄土滑坡校验,同时对比了不考虑纵剖面形态的logistic回归模型的结果。计算表明:利用Logistic回归模型快速判别黄土斜坡地震危险性,合理确定影响因子并调整Logistic回归中各影响因子的参数,计算得到的斜坡失稳与实际滑坡发育情况较为吻合;斜坡纵剖面形态是影响斜坡地震危险性的重要影响因素,在Logistics回归模型中考虑该因素得到的预测公式,判别斜坡失稳准确度比不考虑该因素时高3%左右。

灾度模型的一般表达式及应用

灾害(自然灾害和人为灾害)等级评定有利于灾害分级管理。本文选取直接经济损失相对值(直接经济损失/人均GDP)、死亡人数、受伤(重伤+轻伤)人数、转移安置指标(转移安置人数×平均安置时间)等灾情指标,给出自然灾害等级划分方案,初步建立统一的自然灾害灾度计算模型,通过具体灾例验证本模型适用于地震、洪涝和台风等灾害的等级评定;在此基础上给出灾度计算模型的一般表达式,并将其推广应用到人为灾害(如生产安全事故等)的分级与评价;讨论目前生产安全事故等级评价标准的不足之处,选取死亡人数、重伤人数、轻伤人数、直接经济损失相对值等灾情指标,给出适用于生产安全事故的等级划分方案、灾度计算模型及等级评定工作流程,通过典型生产安全事故等级评定验证了模型的合理性。本文给出的灾害等级划分方案可扩充性好,灾度计算模型有严格的数学推导,具有统一的形式,灾度值受单项评级最高的损失指标控制,并考虑其他损失指标的贡献。对不同的灾害类型,即使选用的损失指标类型和数量不同,也能进行统一的灾害等级评定和比较。本文的灾度模型可视为修正的“或模型”,能考虑多个损失指标的影响和贡献。对自然灾害的灾情统计建议:加强受伤(重伤+轻伤)人员分类统计、转移安置人数及时长的分类统计,以更好地反映自然灾害损失大小、影响程度及范围。

黄土地震古/老滑坡原始地形恢复方法研究

黄土地震古/老滑坡原始地形恢复是开展黄土地震古/老滑坡研究的基础。以宁夏回族自治区固原市西吉县平峰乡三合村潘沟组1号滑坡为例,利用卫星遥感解译和野外调查等技术和方法采集滑坡现今地形资料数据;并基于滑坡滑动前后滑坡体体积相等的原则,以MATLAB软件为平台,利用三维曲面插值技术恢复滑坡的原始地形,恢复后的滑坡原始地形斜坡坡面形态整体呈外凸型,坡度分布范围在12°~15°间;最后,利用黄土地貌单元的坡度分布范围和滑坡稳定性计算论证恢复结果的合理性和可行性。文章研究成果可为缺乏滑动前地形资料的黄土地震古/老滑坡原始地形的恢复提供新方法,对黄土地震古/老滑坡的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。

土层结构对反应谱特征周期的影响

本文选取和构造了若干有工程意义的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了在不同地震动输入下的不同场地剖面的地表加速度峰值和地表速度峰值。利用计算得到的地表加速度峰值和速度峰值计算了不同场地在不同地震动输入下的反应谱的特征周期。研究了不同土层结构对地表加速度反应谱特征周期的影响,获得了一些有意义的结果。

土层结构对地表加速度峰值的影响

本文在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了若干有代表性的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地在三种不同强度的地震动输入下的地表加速度峰值反应。分析研究了覆盖层厚度、软土层的埋深与厚度等对场地地表加速度峰值的影响,得到了一些有意义的结论。

场地条件对地震动影响研究的若干进展

简要回顾了场地条件对地震动影响的研究历史,重点介绍了近年来这一领域研究的相关情况,内容包括场地的地形地貌、岩土的组成特征和动力特性参数等对地震动的影响。在论述研究进展的同时,对有关的研究内容进行了评述和讨论,并对今后的研究工作提出了一些建议。

土层结构对反应谱平台值的影响

本文利用目前工程上广泛应用的场地地震反应的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地模型在三种不同强度的地震动输入下的地表加速度反应谱。为了研究不同的土层结构对反应谱平台值的影响,本文将计算得到的地表加速度反应谱拟合成建筑抗震设计规范规定的设计反应谱的形式,分析对比了不同的覆盖层厚度、软弱土层对反应谱平台值的影响,得到了一些有价值的研究成果。

汶川特大地震汉源烈度异常原因的初步分析

远离震中的汉源县老县城在汶川大地震中遭到了严重震害,是Ⅵ度区内的唯一的Ⅷ度烈度异常区。汉源的地震烈度异常现象引起学术界的广泛关注。在汉源科学考察基础上,介绍了汉源震害情况,收集和整理了汉源县城及附近有关工程场地的强震和土体力学参数资料。通过背后山滑坡体有限元分析结果与汉源附近强震台记录的比较,从传递函数角度分析了背后山滑坡复活对烈度异常的影响,研究了汉源特殊土层结构对地震动的影响。结果表明,背后山滑坡的复活和特殊土层结构的放大作用等场地条件的影响是引起烈度异常的主要原因。所得结论对进一步分析汉源烈度异常的原因具有一定的参考价值。

土边坡地震反应及其动力稳定性分析

本文建立了计算上边坡地震反应及评价其动力稳定性的一个数值分析模型。将土边坡在动力作用下的应力状态简化为自重应力状态和附加动力状态的叠加，并对这两个应力状态分别进行研究。本文用时域集中质量显式有限元方法结合多次透射公式，研究了无限域中边坡在动力作用下的位移场和应力场，提出了上边坡动力稳定性的定量评价方法。

斜坡地震稳定性研究的若干问题

强震通常会诱发斜坡灾害,并造成重大的人员伤亡和经济损失,斜坡地震稳定性评价研究是当前岩土工程和防灾减灾领域研究的热点问题之一。本文总结了斜坡在地震作用下稳定性评价的研究历史和现状;评述了静力分析方法的发展历史和存在的问题,归纳了动力分析法的发展历程和最新的研究成果。在此基础上,提出了当前斜坡地震稳定性研究领域亟需解决的10个基础问题。主要包括滑坡形成的地质条件、斜坡原始地形恢复方法、滑带土基本特征、输入地震动的确定、地震动入射方向对斜坡稳定性的影响、地震滑坡地震动场的反演、土体地震流滑形成机理和预测方法、斜坡地震稳定性可靠性分析、滑坡灾害风险分析以及快速评估方法等。开展这些基础问题的研究对推动斜坡地震稳定性研究有重要的理论意义和工程价值。

基于土层结构的场地分类方法

本文在详细研究了不同土层结构在不同地震动输入下的地表反应谱的平台值和特征周期的基础上,提出了基于土层结构的场地分类的初步方案。本方案给出了在现行建筑抗震设计规范四类场地划分的基础上,进一步考虑软弱夹层在底部、中部和上部3种情况的场地分类方法。本文的结果对进一步推动场地分类的研究具有一定的意义。

九寨沟7.0级地震学校建筑震害调查与分析

四川九寨沟7. 0级地震发生后,本文作者在应急救援期间详细调查了灾区27所中小学校和幼儿园106栋建筑物的震害情况,收集了部分建筑物的勘察设计资料。通过对这些资料的统计分析,总结了建筑物的震害特征,评价了各栋建筑的破坏等级,分析了漳扎镇小学震害严重的原因,提出了加强学校防震减灾能力建设的建议。本文结论保证了灾区除漳扎镇小学外其它学校的正常开课,极大地减轻了学校负担,促进了灾区抗震救灾工作的顺利开展,增加了有关部门继续实施"校安工程"的信心。

三种土层结构反应谱特征周期的统计分析

本文人工合成了若干条能够反映不同地震动特征的基岩加速度时程,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。选取了若干个软弱夹层分别在底部、中部和顶部的场地剖面,利用工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地类别,3种土层结构在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的特征周期。给出了不同土层结构在统计意义上的反应谱特征周期的平均值,并通过与正常剖面反应谱特征周期的比较给出了不同场地类别,3种土层结构的反应谱特征周期的影响系数。本文的研究结果对进一步考虑场地分类具有一定的意义。

中国城市抗御地震灾害研究的发展与实践

城市是社会发展的产物,它具有人口密集、经济发达、基础设施集中等特点。城市安全一直是人们普遍关心的问题,城市地震安全受到政府和社会的广泛关注,并且是学术界研究的热点问题之一。唐山大地震后,在反思惨痛震害教训的同时,中国政府和学术界开始了长达40余年的城市抗御地震灾害的研究与实践,形成了有中国特色的城市抗震防灾技术和方法。本文简要地归纳了破坏性地震对城市的影响,从我国先后开展的城市抗震防灾规划、防震减灾规划和韧性城市3个方面系统地总结了中国城市抗御地震灾害研究和实践的发展历程,讨论和评述了在这一研究领域存在的问题。本文对韧性城市的定义、研究内容、特征、评价指标和方法进行了较为详细的介绍,在此基础上,提出了在城市抗震中应重点加强研究的5个方面的问题和今后的研究方向。

场地分类及其在我国的演变

简要总结了国内外场地分类的研究现状,详细介绍了我国自1959年以来不同版本的抗震设计规范关于场地分类的规定。以中国的建筑抗震设计规范为线索,介绍了场地分类在我国的演化过程,对场地分类的研究方向提出了建议。