Drivability of Large Diameter Steel Cylinders During Hammer-Group Vibratory Installation for the Hong Kong–Zhuhai–Macao Bridge

The Hong Kong–Zhuhai–Macao Bridge(HZMB)involved the installation of 120 mega-cylinders with a diameter of 22 m,weights up to 513 t,and penetration depths up to 33 m using an eight-vibratory hammer group.Due to the lack of engineering experience on the drivability of large-diameter cylinders under multiple vibratory hammers,predicting the penetration rate and time of steel cylinders is an open challenge that has a considerable impact on the construction control of the HZMB.In this study,the vibratory penetration of large-diameter steel cylinders in the HZMB is investigated based on geological surveys,field monitoring,and drivability analysis.The vibratory penetration rate,installation accuracy,and dynamic responses of the steel cylinders at both the eastern and western artificial islands are analyzed.The dynamic soil resistance has a great influence on the cylinder drivability.However,the current design methods for estimating the vibratory driving soil resistance are proven inaccurate without considering the scale effects.Therefore,a modified method with a normalized effective area ratio A_(r,eff)is proposed in this study to calculate the vibratory soil resistance for open-ended thin-wall cylinders under unplugged conditions.Considering the scale effects on the vibratory driving soil resistance,the proposed method leads to closer results to the measured data,providing a reference for future engineering practice.

区域地震滑坡体积优化模型

求取滑坡体积在当前是一个难题,原因是其为三维分量,并且部分滑面往往在地下。本文提出了3个区域地震滑坡体积优化模型来计算2008年中国汶川M W7.9地震触发滑坡的体积。本文首先基于20m分辨率的震前和震后SPOT 5卫星影像提取到的数字高程模型(DEM)数据,结合少数滑坡的剖面图,获得了1 415处汶川地震滑坡堆积区体积,作为地震滑坡体积模型训练样本。在常规区域滑坡"体积—面积"模型基础上,提出了3个优化模型。分别利用数据的对数化线性拟合与直接非线性拟合方法对1个常规模型和3个优化模型进行拟合。结果表明,采用直接非线性拟合方法并考虑了滑坡长、宽、高、岩性、坡度和峰值地动加速度后,坡向的优化模型标准误差最小,回归得到的滑坡总体积与滑坡真实总体积也非常接近。将这一模型应用于所有汶川地震滑坡,分别得到每个滑坡的体积。最终结果表明,汶川地震滑坡相对密集分布区内的196 007处滑坡的堆积物体积约为1.2×1010 m^3,源区体积约为1×1010 m^3。根据前人"地震震级—滑坡总体积"经验公式得到的结果仅仅是本文结果的7.5%~9%,这提醒我们有必要基于更多的单次地震触发滑坡总体体积数据对"地震震级—滑坡总体积"的关系进行更新。同时,文中的优化模型对同类研究也有显著的参考价值。

2008年汶川地震滑坡易发性评价模型对比研究

对比了6个基于地理信息系统(GIS)的地震滑坡易发性评价模型,包括二元统计(BS)、逻辑回归(LR)、人工神经网络(ANN),以及基于线性、多项式和径向基三种核函数类型的支持向量机(SVM)模型。这些模型被应用于嘉陵江的支流——涪江的一个支流流域,该区域是2008年5月12日汶川地震影响区的一部分。滑坡编录图、坡度、坡向、高程、斜坡曲率、到水系距离、地形湿度指数(TWI)、到公路距离、到地表破裂距离、峰值地动加速度(PGA)和岩性共11个专题图层被应用到该研究中。根据上述6类地震滑坡易发性评价模型与应用同样的输入,得到6个地震滑坡易发性索引图。利用2个曲线下面积(AUC)指标分别表示模型正确率和预测率,来检验这6类模型的性能。结果表明逻辑回归模型的结果成功率和预测率均为最高,为80.34%和80.27%。其次为基于径向基函数的支持向量机模型,其成功率和预测率分别为80.302%和80.151%,与逻辑回归模型的结果接近。结果最差的是基于线性函数的支持向量机模型,成功率和预测率分别仅为72.52%和72.533%。此外,结果表明径向基核函数是该区域地震滑坡易发性评价工作的3种核函数中最合适的核函数。一直以来,研究人员认为软计算技术(如人工神经网络和支持向量机)的性能要好于逻辑回归和二元统计模型,本研究提供了一个反例。

中国大陆的地震破裂尺度关系

震级与破裂尺度的关系描述了断层破裂的长度、宽度和面积随地震震级变化的特征。地震危险性模型中需要这些参数,以便将模型地震拟合到断层上,并确定地震动预测方程所需的地震破裂距离。我们收集了中国大陆及邻区91次地震的震级和破裂参数,以研究中国大陆震级—破裂尺度关系,并发现由不同方法得到的地下破裂长度(RLD)与震级关系不存在系统性偏差。我们使用广义正交回归法给出了地下破裂长度与震级和破裂宽度之间的关系,然后推导出破裂面积与震级之间的关系式。如果不考虑中国东部1900年以前的5次大地震,则我们的关系式与使用全球数据给出的结果统计上无差异。但是,如果考虑这5次大地震,中国东部大型走滑地震的震级—破裂长度尺度关系计算出的破裂长度比中国西部和世界其他板块边界相同震级地震的要短。