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。

地震动频谱特性对黄土斜坡地震响应的影响

基于西吉、海原和固原的野外调查资料建立了典型斜坡场地概化数值模型,通过选择合理动力人工边界,探究地震动频谱特性对黄土斜坡地震响应的影响。结果表明:①斜坡加速度受地震动输入频率影响较大,在输入不同频率地震动时,不同监测点加速度峰值放大系数呈现不同变化趋势,同时,速度和位移受地震动输入频率影响较大,各监测点的峰值速度和峰值位移随频率的变化趋势一致;②低频是诱发斜坡失稳的关键频段,高频振动下斜坡不易发生失稳破坏,斜坡对低频地震波存在放大作用,对高频地震波具有一定的“滤波”作用;③随着高程的增加,斜坡的运动位移增大,且地震动输入频率越低,这种增大效果越明显。

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。

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。

韧性城市的研究进展和韧性城乡建设的建议

城市的安全稳定、美丽宜居和可持续发展是人类对城市发展的美好追求。韧性城市理念的孕育和产生是城市在漫长发展的历史中,逐步产生和形成的城市公共安全治理的重要途径和全新理念,对城市的建设和发展至关重要,近年来受到科技界的广泛关注。本文系统地梳理了当前有关韧性城市的研究成果;追溯了韧性城市理念的起源;全面地总结了不同学者和有关国际组织关于韧性城市定义和内涵的研究成果,给出了韧性城市新的定义;总结并归纳了韧性城市的主要特征、评价指标及方法;评述了韧性城市研究领域的最新研究进展;提出了我国开展韧性城乡建设的建议。本文的工作对从事韧性城市研究的科技工作者具有参考价值,对推动韧性城市建设及理论研究有重要意义。

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。

中国软土及其动力学特性研究的概况

软土由于具有强度低、渗透性小、压缩性高、欠固结以及流变效应等不利于工程建设的特性,通常不被选做天然地基。但当软土以建筑环境或地基夹层存在时,对工程会带来一定的危害。在动力的作用下,软土表现特殊的力学行为,在地震作用有时会产生震陷;位于表层的软土放大效果显著;位于底层的软土有时具有隔震的作用。由于软土在动力学实验方面存在一定的困难,并且缺少软土场地的强震记录,使得这方面的研究受到一定影响。简要介绍了软土的成因及工程特性;总结和归纳了国内外软土的动剪切模量比和阻尼比以及剪切波速等动力学参数的特征,评述了软土动本构关系和地震反应特性等方面的研究进展,在此基础上提出了目前需要进一步开展研究的问题。该项工作对从事软土研究的科技工作者有一定的参考价值。

地震动河谷场地效应研究

本文以梯形河谷场地为研究对象,采用二维显式有限差分和透射人工边界理论,根据设计的正交表建立计算模型,计算分析了梯形河谷场地对地震动的影响因素,对其影响程度进行了排名,并采用强震记录分析法对计算结果进行了初步验证。结果表明,4个因素对梯形河谷场地的地表地震动有重要的影响,但是其影响程度随着位置的变化表现也不同,不同位置的影响因素排名不同;距河谷谷坡40m以内的场地,各影响因素排位相同,首位是河谷坡角,其次是深宽比、覆盖层厚度,最后是输入地震动强度,因此,河谷场地距谷坡一定距离时各因素对地表地震动影响程度基本相同,该段场地河谷地形的几何参数对地震动影响起较大作用;随着场地距河谷谷坡越远,影响因素的排位也发生了变化,总体上是坡角排位后移,输入地震动和覆盖层厚度排位前移,河谷几何参数对地震动影响逐渐减弱,覆盖层厚度和输入地震强度2个因素的影响逐渐加大,该段场地对地震动影响与水平成层场地类似。对安宁河河谷场地强震记录分析验证的结果表明,河谷地形对地震动有显著的放大作用,同时也验证了本文的数值模拟结果是可信的。