2023年甘肃积石山6.2级地震中川乡液化流滑灾害调查及诱因初析

2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生了6.2级地震,地震导致青海省民和县中川乡金田村和草滩村发生特殊的流滑灾害,其规模之大、灾害之重在国内外实不多见。通过实地考察,得出了地震土壤液化是此次流滑灾害诱因的结论,且此次灾害是近70 a以来首次具有现场实证性质的液化流滑型地震灾害。调查分析结果表明:流滑区上游滑源区地下土壤液化触发了流滑,中游流通区特殊的水文地质条件加剧了流滑的发展;土壤液化潜在多区、多源特性,即中游流通区存在疑似液化区;流滑区地震动强度较大,初步估计地震动峰值加速度值为0.4(±0.1)g。调查分析结果可为认识此次液化流滑灾害提供科学依据。

甘肃积石山地震村镇典型建筑震害及成因分析

2023年12月18日甘肃省临夏回族自治州积石山发生6.2级地震,此次地震造成了大量的村镇建筑破坏和倒塌,并造成了多人伤亡,是典型的“小震大灾”。文中总结了积石山地震中震区村镇建筑典型震害特点和规律,并结合建筑的结构类型、建造年代和是否具有抗震构造措施进行了典型案例分析,总结此次地震震损较为严重的原因:部分自建房屋为砖柱和土坯墙,二者缺乏有效连接,自身抗震能力差,这点从同一院落具有圈梁构造柱的房屋基本完好而不具备抗震构造措施的房子破坏严重可以说明;部分房屋不同层存在开间变化导致竖向传力不连续;结构存在大量平面布置不规则的情况;结构局部不完整或存在薄弱部位;农村自建房屋,按照工匠习惯建设,未考虑地震作用下的受力要求,需要建立质量监管体制机制。

2023年2月6日土耳其双强震场地液化及其震害特征现场调查分析

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次地震液化具有现象显著、液化面积大、涉及范围广、液化灾害严重等特征;②场地液化震害形式多样,表现为喷砂、地面侧移、地基沉降以及地基丧失承载力等典型液化震害形式,且造成大量建筑物严重破坏;③在两个调查地区发现了液化引发的地面侧移,侧移量从几米至十几米,并直接导致建筑物严重破坏甚至毁坏;④在格尔巴舍(Golbasi)城区发现数十栋建筑物因地基液化丧失承载力而出现严重倾斜(不均匀沉降)、沉降,沉降量从几十厘米到1~2米、倾斜角度从几度到十几度不等,现场测量建筑最大倾斜角度达到20°。通过对土耳其地震场地液化的宏观现象调查分析,认识本次地震触发的液化特征及其震害启示,以期为中国地基液化减灾技术研究提供参考。

2023年甘肃积石山M_(s)6.2地震宏观灾害特征与若干思考

2023年12月18日甘肃省积石山县发生了M_(s)6.2地震,与以往同等级地震相比,其表现出“同震重灾”特征和引发了特殊流滑地质灾害。通过现场震害调查、走访受灾群众和搜集地质资料及相关文献,重点探讨了本次地震的发震背景和孕育地质条件,对比了宏观烈度分布特征及与仪器烈度差异,统计了不同民居房屋的典型震害特征及所占比例,调查了造成人员伤亡的主要成因;踏勘了次生流滑灾害宏观特征,对揭示其成因与触发条件提出了若干关键问题。结果表明:宏观与仪器烈度具有较为明显差异,原因主要为地形地质条件复杂、不同乡镇经济发展水平与房屋抗震设防能力差异及烈度仪布设缺乏统一标准;强震观测记录地表加速度明显大于2021年漾濞M_(s)6.4地震,烈度Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ区面积分别为2022年芦山M_(s)6.1地震的2.3、1.5、2.5倍,为造成同级地震重灾的一个重要成因;泥流掩埋摧毁房屋、炕头相连淋浴间隔墙倒塌及地震发生在深夜是造成本次地震人员伤亡重的重要因素。流滑区域长约3 km,前后高程差约85 m,总面积约39万m^(2),漫出地面约3 m高,塌陷区残留若干孤岛,其可能为长期农田灌溉、地下水体富集、地震主振方向与泥流运动和天然沟谷方向相同等外在因素和黄土湿陷、土体液化等内在机理综合诱发,具体成灾诱因、物理机制和触发条件需多种手段联合验证。调查证明,按照抗震设防标准进行房屋建设和既有建筑加固,强化农村居民防震减灾意识和应急避难知识,是减轻地震造成人员伤亡的有效措施。

基于UNet-ResNet14^(*)半监督学习的无人机影像森林树种分类

无人机遥感在森林树种精细和高效分类制图中具有巨大的潜力。为了快速准确获取森林的优势树种分布信息,该研究探讨了半监督学习方法在树种分类方面的有效性。以福建省福州市、龙岩市和三明市的4个试验区为例,构建精简的ResNet18为主干的UNet树种分类模型(UNet-ResNet14^(*)),使用交叉熵和Dice系数的联合损失函数来优化模型参数,对比分析Self-training和Mean Teacher两种不同的半监督学习方法在无人机影像森林树种分类模型的泛化能力。结果表明,以ResNet14^(*)作为主干的分类模型与其他模型相比精度更高且预测速度更快,当联合损失函数权重值为0.5的情况下模型预测效果最好,总体精度达到了91.15%。经过Self-training的模型在木荷、马尾松、杉木3个样本充足的类别中精度均有所提升,总精度为91.08%,比原始模型略低,但在独立验证区的精度为88.50%,比原始模型高;Mean Teacher方法的总精度为88.56%,在独立验证区的精度为73.56%。因此,研究认为可以采用Self-trainin半监督方法结合UNet-ResNet14^(*)的方案快速得到试验区的树种组成信息。

典型建筑物震害防御投资标准研究

震害防御投资是减轻震害损失的必要条件,投资标准应是考虑震害防御目标与整个社会利益权衡下的决策结果,但以往尚少研究。文中通过对具有广泛性、代表性和权威性的调查分析,得到了我国专业群体对典型建筑物震害防御投资可接受能力的认识,阐明了地震风险区、建筑抗震类别和设防目标对抗震投资决策的影响规律。采用综合分析,提出了典型建筑物震害防御投资推荐标准,可供制定相关政策法规与工程建设参考。

基于藜麦蛋白Pickering乳液模拟牛油

以藜麦分离蛋白为界面颗粒、玉米油为分散相、牛骨汤或牛肉粉溶液为乳液连续相,使用高速剪切法制备藜麦蛋白Pickering高内相乳液,并对不同组乳液的流变学特性、热力学性质、颜色及挥发性物质进行分析。结果表明:5组乳液均表现出明显的假塑性流体剪切稀化行为,样品的表观黏度随着剪切速率的增加而降低,但是在相同的剪切速率下,在水相中添加鱼明胶的乳液黏度最高,更利于模拟牛油的黏稠感;在乳液水相中添加鱼明胶或淀粉明显增加了乳液的储能模量(G′)和损耗模量(G″),提高乳液的黏弹特性,且添加鱼明胶的藜麦蛋白乳液的黏弹特性优于添加淀粉的乳液,更接近牛油的流变特性;与纯牛骨汤为水相的乳液相比,在牛骨汤水相中添加鱼明胶可显著提高乳液的亮度和白度(P<0.05),而以牛肉粉溶液为水相会降低乳液的亮度和白度;添加淀粉和鱼明胶乳液水相可以明显提高藜麦蛋白Pickering乳液熔点;气相色谱-质谱测定结果表明,使用牛骨汤作为乳液的水相可以增加己醛、4-异丙基甲苯、十五烯等风味物质含量,使乳液具有部分牛油的风味,而以牛肉粉溶液为水相的乳液风味物质的种类与水相为牛骨汤的类似,但是其风味物质含量较低。综上所述,以牛骨汤添加鱼明胶作为乳液水相时,藜麦蛋白Pickering乳液表现出更接近牛油的流变学性质、外观及较高熔点,并具有类似牛油的挥发性风味物质,在模拟饱和脂肪方面具有潜力和持续研究价值。

基于径向多项式密度Tesseroid体的大尺度重力场快速正演计算

在大尺度重力模拟中,为了考虑地球曲率的影响,通常将质量体沿经度、纬度及径向方向剖分为多个Tesseroid体,然后根据叠加原理将所有Tesseroid体重力效应之和近似为质量体的总重力场.在现有大多数方法中,总重力场的计算一般通过将各Tesseroid体的重力效应直接累加获得,尽管这种做法十分简单,但对于大尺度的复杂密度模型,其计算量十分巨大.为此,本文充分利用重力位、重力加速度及重力梯度张量核函数积分在经度方向的卷积特性,提出一种基于快速离散卷积算法和优化重力公式的高精度大尺度重力场模拟方法.该方法采用具有径向任意阶多项式密度的Tesseroid体来描述复杂密度分布,并以变密度Grombein优化公式为基础进行重力场正演模拟,从而有效克服经典球坐标系重力公式引起的极轴观测点奇异问题;同时联合Gauss-Legendre求积(GLQ)和水平方向的自适应网格剖分,实现重力积分的高精度计算,最后结合快速离散卷积算法获得质量体的重力效应.本文方法的加速策略通过如下途径实现:①假定经度方向的Tesseroid体具有相同尺寸,观测点位于同一高度且其采样间隔与Tesseroid体尺寸相等,由此建立与重力积分核对应的Toeplitz权系数矩阵,并利用Toeplitz对角线元素相等的特性,计算其第一列和第一行元素来复原完整矩阵,以此大大降低计算内存及计算时间;②利用基于FFT的离散卷积算法实现权系数矩阵与密度矩阵乘积的快速计算,从而进一步提高计算效率.数值算例表明,本文方法可实现近地表至卫星高度重力位、重力加速度及重力梯度张量的高精度计算,且其计算效率相较于直接累加法高出约3~4个数量级.该方法在WINTERC-G全球模型重力效应计算中的应用进一步证实了算法的可靠性和灵活性.本文快速算法是经典3D-GLQ方法的重要补充,对研究大尺度重力正反演问题、地形效应及地球内部结构等有重要意义.

康养旅游低龄化发展趋势研究及内涵特征分析

近年来康养旅游呈现低龄化发展趋势。文章运用Citespace研究方法对“1998-2023”年间CNKI收录的580篇有效文献进行量化分析,结合国内外文献探究社会科学的研究热点、演变趋势、发展现状对旅游研究的启示,并进一步对低龄化康养旅游的内涵特征进行了分析。研究发现:一是我国低龄化康养旅游领域核心作者未形成学术共同体。二是低龄化康养旅游的研究主要集中于低龄化康养产业发展、产品开发、类型三个方面。三是低龄化康养旅游研究历程可划分为初步提出、发展停滞、快速发展三个阶段;研究主题呈现多元化发展趋势。四是目前国内外相关文献的研究方法以定性思考为主的理论性策略研究居多,多为强相关性研究,缺乏低龄化康养旅游的具体性研究。

孔压增长下双曲线模型参数研究

采用双曲线模型描述可液化土层动力本构关系的关键是给出循环荷载作用下饱和砂土循环最大剪切模量和循环极限剪应力。针对不同相对密度的几种砂土,通过新型高精度动三轴仪均等固结不同等幅循环应力作用下的液化试验,研究孔隙水压力对饱和砂土循环最大剪切模量和循环极限剪应力的影响模式和规律,提出了考虑孔压增长下的砂土循环最大剪切模量和极限剪应力的具有不同精度的计算公式。主要结果为:孔压增长对饱和砂土循环最大剪切模量和极限剪应力影响明显,循环最大剪切模量比和极限剪应力随孔压比的上升不断降低;孔压增长下饱和砂土循环最大剪切模量和孔压比的关系可表达成与砂土类型及相对密度无关的统一线性关系式,孔压比等于循环最大剪切模量的相对减小量;孔压增长下饱和砂土循环极限剪应力和孔压比的关系,精确要求下可表达成与砂土类型及相对密度相关二次曲线关系;简化考虑下可以表达为与砂土类型及相对密度无关的统一的线性关系式,孔压比等于循环极限剪应力的相对减小量;孔压增长下饱和砂土循环最大剪切模量并不服从Hardin初始最大剪切模量计算公式,若以此计算将导致液化过程中循环最大剪切模量估计过高,特别是在孔压比为0.6~0.8的敏感区间内,循环最大剪切模量会被高估约80%~140%。

场地条件校正的地震动快速评估方法研究

地表峰值加速度PGA是工程地震预警、烈度速报及结构抗震设计的重要指标参数。搜集整理日本Kik-net台网的地震记录,以我国抗震规范中采用的场地覆盖层厚度D和等效剪切波速Vse为场地特征参数,以基岩加速度峰值PBA为输入地震动强度指标,基于分类回归树CART算法,建立了以地表PGA阈值分别为40 gal、80 gal及120 gal的场地条件修正的地震动预警方法,并给出了参数指标的取值范围。通过对搜集的数据进行回判检验,3种地震强度下总体预警成功率分别为84.7%、90.1%和93.6%。采用我国川滇地区强震数据验证该方法的可靠性,结果显示总体成功率分别为88.4%、92.3%和93.4%。

基于强震数据的场地反应项分析及地震动参数预测

场地反应项是描述场地地震反应特征的定量指标,也是标识场地自身频谱特性的特征量。选取新西兰南岛Canterbury地区20个地震台站,搜集2010～2012年14次强震记录210条,借鉴现有的基于单台地震数据的地震动残差分析方法及FA2010和BA2008两个地震动预测方程,研究选取台站的场地反应项曲线(δS2S_s值)。结果显示δS2S_s值与场地条件及沉积土层特性相关,与选取的地震动预测方程基本无关;δS2S_s值越大场地对地震动的放大效应越明显;反之,δS2S_s值越小场地减震效应越明显。采用地震动预测方程预测具体特定场地的地震动参数时,其结果存在一定的偏差和不确定性,通过场地δS2S_s值对预测值进行修正,将场地自身地震反应特性考虑到地震动参数估计中;相对于地震动预测方程的预测值,δS2S_s值修正的地震动参数更吻合实际观测值。研究可以期为考虑场地效应的特定场地地震动参数预测以及特定场地PSHA计算提供一条可靠的途径。

场地条件校正的PGA放大系数简化估计方法

地表峰值加速度(peak ground-motion acceleration,PGA)是直观反映地震动强度的一个物理量,概念清晰且工程应用方便.场地条件校正的PGA及其校正方法是特定工程抗震设计需要解决的问题.为此,选取日本具有地表和井下记录KiK-net台网的32个台站及地震数据,通过对实测地震数据分析,提出了一种场地校正的PGA放大系数(f_(PGA))的简化估计方法.该方法通过数据回归给出f_(PGA)概率密度函数参数与场地特征参数线性组合之间的线性和二次函数形式的拟合公式;并采用f_(PGA)概率预测模型,提出了多超越概率水平地表PGA值的预测方法.数据分析结果显示:场地f_(PGA)具有随机不确定性,可以采用对数正态分布函数模拟,其概率密度函数的参数(均值和标准差)与单一场地特征参数相关性较小,但与场地特征参数的线性组合相关性较大.模型预测值与实测数据吻合较好,验证了简化估计方法的可行性.

标准贯入试验锤击贯入能量测试与分析

能量传递率是衡量贯入类试验锤击效率的一个重要指标。国外对这一指标需要进行现场实测,进而修正贯入试验的锤击数,建立评价场地承载力、液化势等特性的标准化锤击数。国内规范中,则较少考虑贯入试验的锤击能量传递率的问题,且缺少现场试验测试数据,导致基于贯入类试验锤击数的地基评价方法难以与国外标准进行横向对比。为解决这一问题,选取川滇地区西昌地震实验场的3个勘察试验点。采用能量测试仪实测标准贯入试验能量传递率,研究我国常规SPT试验装置锤击效率,并评价其稳定性。试验实测结果显示,现场标准贯入试验的锤击能量传递率均值基本超过75%。能量传递率随着贯入深度的增加稍有增加,地表下20 m范围内增长幅值为10%左右。试验结果可为评价我国常规SPT试验设备的锤击效率提供依据。

2023年2月6日土耳其7.8级地震液化震害宏观特征初探

地震液化是工程场地在地震中面临的主要威胁,为从液化研究角度探查2023年2月6日土耳其7.8级地震局部震害特点,本文借助地理信息系统(geographic information system,GIS)技术,应用宏观液化等级和宏观液化指数的评估方法,通过对此次地震的液化震害调查影像资料分析,阐释了此次地震中场地液化及其震害的主要宏观特征。研究表明:场地液化是此次地震的主要震害之一,除地表破裂外,液化引发不均匀震陷,造成建筑物倾倒;液化激励地震动为0.15~0.50 g,主要集中于0.25 g以下;按修订的麦卡利烈度(modified mercalli intensity,MMI)表划分,液化点分布于VII度区,而按我国仪器烈度标准则液化点分布于VII~X度区域;液化宏观指数与以上两种烈度评定方法的关系在趋势上存在较大差异。

一种新型南55渗透仪研制及工程应用

南55型渗透仪广泛用于测定细粒土渗透系数,结构简单,操作方便,但在原状土渗透试验中,由于环刀与试样之间密合不理想常引起侧壁渗漏,极大影响试验结果,甚至试验失败。为解决侧漏问题,通过采用对开环刀结构设计,研制了一种新型南55渗透仪,利用不透水的凡士林等膏状物充填试样与环刀之间的空隙,阻断侧漏通道,并在整体结构上沿用了南55渗透仪的基本框架,具有结构简单和操作方便的优点。同时,对测试结果可靠性进行了试验分析,结果表明,新型南55渗透仪有效解决了侧壁渗漏问题,测试的原状土渗透系数具有较高的精确度和稳定性,远高于南55型渗透仪,具备在实验室推广的前景。

软土场地地震动效应概率化模型

软土场地对地震动响应有强烈的非线性放大作用,不同国家和地区抗震设计规范普遍的做法是给出一套与各自场地分类标准相一致的调整系数来考虑地震动的场地效应。基岩输入地震动具有显著的不确定性,给出具有不同超越概率水平的场地调整系数能更好地符合基于性态的抗震设计要求。以50个覆盖土层厚度在50~150 m的Ⅲ,Ⅳ类软土场地为研究对象,从ESM数据库中筛选了43个参考场地在73次地震事件中记录到的100条强震记录并分别调幅至25,50,100,150 gal作为输入,采用一维等效线性化程序SHAKE2000开展了共20000种组合的土层地震响应计算。给出了不同强度地震动作用下峰值加速度、峰值速度和峰值位移的放大系数FPGA,FPGV和FPGD以及短周期(T=0.2 s)和中长周期(T=1 s)加速度反应谱放大系数F_(a)和F_(v)的分布形态及特征参数,并给出了超越概率为2%,16%和50%时不同放大系数的建议取值。

求解非线性无约束优化问题的新共轭梯度算法

提出一类新的解无约束优化问题的共轭梯度法,将搜索方向由满足一个共轭条件变为满足多个共轭条件,从而充分利用前面迭代点信息;证明了新算法的全局收敛性。实验结果表明,新算法在求解非线性无约束优化问题具有一定研究价值。

基于起伏地层的曲面重力场快速高精度正演

Parker公式在起伏地层重力场正演方面以其简洁、快速等优点被广泛应用于地形改正以及界面反演等,但传统的Parker公式正演方法存在一定的缺陷,在起伏地层模型重力场的正演计算中,由于正演式中e的指数项数值稳定性较差,导致正演结果精度不高。在前人研究的基础上,对Parker公式进行了改进,通过增加上、下界面平均值的方法,提高正演的数值稳定性,改进后的正演精度得到大幅提升。在此基础上,提出了一种曲面观测算法,将观测面由传统的水平面推广到任意起伏面,实现了上下界面起伏地层在起伏观测面上的快速高精度重力正演计算和带地形的密度界面起伏模型的快速高精度重力正演模拟。为了保障数值精度,采用了Gauss-FFT算法,模型实验均取得很好效果。

等效线性化方法计算深厚土层地震反应的可靠性研究

深厚土层地震反应计算是工程抗震以及地震安全性评价工作中的一个难点,基于等效线性化理论的一维土层反应分析方法是当前土层地震反应计算的主流程序,但后者对前者计算结果的可靠性缺少系统的认识。选取日本KiK-net强震观测台网中30个覆盖层厚度大于50 m的台站场地和台站所记录的1218条地震数据,采用DEEPSOIL(DP)、LSSRLI-1(LS)、SHAKE2000(SHAKE)、SOILQUAKE(SQ)以及SOILRESPONSE(SR)等5款一维土层地震反应分析程序计算场地地表加速度及反应谱。通过标定加速度反应谱的3个特征参数(即峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)、特征周期T_(g)和平台值β_(max))的计算值与实测值对比,评估5款土层反应计算程序的可靠性。分析结果表明:5款程序中SR计算PGA的准确率最高,SQ最低;T_(g)的计算结果各程序间差别不明显,SQ的准确率略高于其他程序;5款程序计算β_(max)的准确率基本无差别。计算特征参数准确率随着参数相对误差水平的增加而增大。分析结果可为采用等效线性化方法计算深厚土层场地地震反应的可靠性评价提供依据。