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。

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。

“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。

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。

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。

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。

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。

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。

松原5.7级地震砂土液化研究

2018年5月28日吉林省松原市宁江区发生M5.7级地震,震中地区出现典型罕见的大范围砂土液化现象。通过震害现场调查,结合钻探取样、标贯试验、波速测试及静力触探等试验测试手段,查明震害情况和场地特性,初步分析此次大范围砂土液化的形成条件和影响因素。调查结果表明,此次地震液化区域面积约80km^2,宏观现象主要以水稻田内表喷水冒砂为主,未造成建筑物大规模破坏,且区域内土层分布相对单一,液化分布主要受地震动、地形地貌及地下水位等因素控制;液化土层埋深主要在10m以内,并且钻探揭露一处埋深17m左右黏土层中的液化砂土上升通道,证明本次地震中出现明显的深层砂土液化现象,该现象在地震现场调查往往被忽略;静力触探在鉴别液化层位、获取土层物理力学参数上具有一定优势,较适用于震后现场调查工作。另外,松原市具有发生更大规模砂土液化的可能性,在防震减灾规划及建设工程勘察设计等项目中,对该地区的砂土液化情况需进行专门研究。

场地条件对地震动和震害影响的研究进展与建议

场地条件对地震动和震害有重要影响。本文简要回顾了场地条件对地震动和震害影响的研究历史,总结和评述了这一领域的研究进展。重点对地形地貌、岩土类型、覆盖层厚度、土层结构、地下水、岩土动力性质及物理地质现象等对地震动和震害的影响进行了总结和评述。提炼和概括了目前场地条件对地震动和震害影响研究中比较一致的几点认识。在此基础上,提出了这一领域当前应进一步研究的问题,主要包括地震现场资料调查、局部地形几何尺度、场地分类、覆盖层安全厚度界限、近断层地震动参数分布规律、活断层避让距离,以及强震资料积累等关键问题。

城市和建筑抗震韧性研究的进展与展望

抗震韧性设计的理念代表着当前结构抗震和城市防灾减灾领域的前沿方向,城市和建筑抗震韧性研究作为城市韧性研究的基础和减轻城市地震灾害的重要措施而备受关注,已成为国际地震工程领域和城市规划领域研究的热点问题之一。由于城市系统的复杂性和地震发生的不确定性,这一领域的若干科学问题还尚不明晰,亟待深入的研究和探索。文中总结和评述了当前城市及建筑抗震韧性研究的新进展;论述了抗震韧性研究的理论基础;梳理和厘定了城市及建筑抗震韧性的评价指标、评价方法及其定义和内涵;对这一领域未来的发展趋势和研究方向进行了探讨,并提出了具体的建议。城市和建筑地震安全的需求为这一领域的研究提供了广阔的空间和巨大的动力,城市和建筑抗震韧性研究必将极大地推动结构抗震和城市防灾减灾工作的创新和发展。文中的工作对从事结构抗震、防灾减灾和城市规划的科技人员有一定的参考价值。

土工离心模拟技术在断层错动研究中的应用

近年来,土工离心模拟技术被广泛应用在断层错动引起的地表破裂研究中,取得了丰富的研究成果。本文系统的总结了土工离心机在模拟断层错动研究方面的应用历史与现状,梳理了不同性质断层、不同场地条件和不同试验条件下的试验结果;分析得出不同试验参数对地表变形特征、土层破坏机理、破裂扩展规律及土结相互作用等方面的影响。最后讨论了目前断层错动离心模型试验存在的问题,并提出今后的研究方向。

设计反应谱标定方法的研究现状与讨论

设计反应谱及其标定方法的研究是工程抗震研究领域的基本问题之一。在现有研究成果的基础上,归纳和总结了设计反应谱及其标定方法的研究历史和现状;评述了研究进程中的若干节点问题;介绍了设计反应谱的标定原理和当前几种有代表性的设计反应谱的标定方法;分析了设计反应谱标定参数的影响因素。在此基础上,对设计反应谱及其标定方法研究中的强震资料积累问题、谱形状问题、标定参数的确定问题以及标定方法等问题进行了讨论并提出了改进和进一步研究的建议。

风险与重大岩土工程风险基本概念研究

论文在讨论风险定义演变过程的基础上,从哲学层面上,总结分析了风险的概念,认为风险定义具有本体地位,给出了风险的定义为:对人类有价值的事物产生不确定性后果的状态。论述了实在论和建构论的2种不同的风险观,提出了风险理论连续统一体的观点,即从实在论到建构论之间连续分布多种风险理论,各种连续的理论之间没有显著的不同。在分析重大岩土工程不确定基础上,本文提出重大岩土工程风险定义为工程失事对生命、财产、社会与环境以及对工程自身等造成的潜在损失及其概率的综合。该定义强调以重大岩土工程失事或稳定性为研究对象,分析对利益相关者造成的损失或负面影响,关键是确定损失的不确定性,并聚焦影响显著的不确定性因素。

基于拉剪破坏的边坡后缘张裂缝深度探讨

土体的张拉效应会引起坡顶后缘一定区域内出现张裂缝,而裂缝的位置和深度决定着边坡是否安全。基于土体的变形参数、单轴抗拉应力和朗肯主动土压力理论得到边坡裂缝深度的上限,通过已有文献共同界定裂缝深度的位置、取值范围,通过算例比较,进一步解释带裂缝边坡的稳定性。边坡后缘张裂缝深度与张拉效果的发挥程度有关,张拉特性不能完全发挥时,取坡高一半作为裂缝深度上限是取得最保守安全系数的简便方法。研究方法可为边坡后缘裂缝深度取值、带裂缝边坡岩土体失稳力学机理研究提供借鉴。

隧道对地表地震动放大作用的研究

场地条件对地震波传播有较大的影响,浅埋隧道改变了近地表的场地条件,势必会对地面地震动产生一定的影响,进而影响临近地面结构的地震响应。文章选取Ricker小波作为输入动力时程,利用数值方法研究了均匀弹性场地中圆形隧道对地表水平向峰值加速度的影响,分析了不同隧道埋深和入射波频率时地表水平向加速度的变化规律。结果表明,随着隧道埋深的增大,其对地表加速度峰值的影响变小,但影响范围近似线性增大,主要集中在5倍的隧道半径范围内;无量纲周期λ/D在6~8左右时,隧道对地表PGA的放大作用最为显著;λ/D>10时,隧道对地表地震动的影响基本可以忽略。

基于逻辑回归分析的强震地表破裂预测方法

强震引起的地表破裂通常会对工程结构造成严重的危害,工程建设中要对建设场地是否存在发震断裂以及能否产生地表破裂做出评价。由于地震的发生具有随机性,因此,强震引起的地表破裂也存在着不确定性,对其给予概率的表达符合当前人们对这一问题的认识水平和工程建设的风险选择要求。本文在总结强震地表破裂及震害的基础上,将逻辑回归这一研究多变量参与、预测某一事件发生概率的数学模型引入到强震地表破裂的预测研究中,介绍了逻辑回归方法的基本原理;论证了这一方法用于强震地表破裂概率预测的可行性和适宜性;提出了评价因子以及分级方法;给出了具体的数据计算方法并进行了显著性检验;以汶川特地震为例对模型的适宜性进行了检验和具体应用。本文的研究工作对从事这一领域研究的科技人员有重要的参考价值。