基于Newmark模型的积石山6.2级地震滑坡快速评估

2023年12月18日甘肃临夏回族自治州积石山县发生6.2级地震,引发大量的滑坡和崩塌等地质灾害。基于黄土高原强震数据库中2013年岷县—漳县6.6级地震的地震动记录回归分析所得的Newmark位移预测模型,利用震前精度为30 m分辨率地形以及1∶250万地质图等数据,考虑竖向地震加速度以及冬灌的影响,对距震中扩展100 km范围内的地区进行滑坡危险性快速评估,并与震前地质灾害分布以及震后遥感解译和实地调查结果进行对比。研究结果显示:静态安全系数较低的区域更容易发生地质灾害;滑坡危险区主要位于距震中27 km的范围内,危险区内河道和分水岭发育,地层以新近系和第四系为主,与已有研究结果的重合度较高。研究表明,Newmark位移法适用于积石山区域内的震后滑坡危险性评价,但其并未考虑土体液化的情况,低估了液化灾害发生的危险程度。

基于Newmark模型的地震滑坡承灾体风险评估——以2014年云南鲁甸6.5级地震为例

以云南省昭通市为研究区,利用区域地质和地形数据,基于Newmark位移模型开展斜坡临界加速度计算与地震滑坡危险性分析;基于滑坡滑动距离统计模型,建立简化的地震滑坡影响范围预测方法;利用2014年鲁甸6.5级地震地震动峰值加速度模拟数据,引入建筑物、人口和道路数据,尝试开展地震滑坡承灾体风险评估。结果表明:昭通市地震滑坡高易发区主要分布在河流两岸陡坡地区和软弱岩层集中分布区域,受坡度和岩性因素控制明显;鲁甸地震因地质灾害死亡人口均分布在地震滑坡威胁建筑物和人口较多的乡镇;地震滑坡道路致灾高风险路段与实际受灾严重路段重合度较高;评估结果能在区域尺度反映承灾体的风险分布情况。

基于信息量和Newmark模型的地震地质灾害危险性评价——以安徽省六安市霍山县落儿岭地区为例

评价区属于安徽省地质灾害高发区,也是华东地区地震活动较为频繁区之一。本文以霍山县典型区域——落儿岭区为研究区,选取评价因子,分别开展基于信息量模型和Newmark模型的地震地质灾害危险性评价,并综合二者的结果,根据所得结果基于斜坡单元进行危险性分区,将研究区的地震地质灾害危险区分为三个等级:低危险区、中危险区和高危险区,以期为该区城镇规划建设和地质灾害防治规划提供参考。

基于Newmark方法的四川芦山6.1级地震公路滑坡快速评估

2022年6月1日四川省雅安市芦山县6.1级地震发生后,基于地震震级与历次地震中震区交通状况综合考虑,对震区公路滑坡风险等级开展快速评估工作,使用Newmark模型计算得到研究区内岩土体永久累积位移并划定地震滑坡风险等级。结果显示,在芦山6.1级地震的影响下,研究区内滑坡风险等级由震中区域向四周逐渐降低,与地震动强度的衰减具有相似的规律;区内北西侧的滑坡风险等级要明显高于南东侧,该分布规律与研究区地形地貌特征相吻合;依据划定的危险性等级,在研究区圈定7个公路滑坡高风险区域,收集到的实际7处受灾路段有6处落在公路滑坡高风险区内。验证表明,基于Newmark模型与路网数据划定的公路滑坡高风险区具有较高的可信度,该地震公路滑坡快速评估方法可以为灾后应急救援力量部署及减轻地质灾害造成的损失提供一定帮助。

基于MATLAB使用Newmark-β法分析结构动力响应

文中采用MATLAB编程软件,结合非线性数值计算Newmark-β法,对一榀单层单跨钢筋混凝土框架进行地震波作用下线弹性阶段动力响应分析,得到结构的弹性加速度谱、弹性位移谱动力响应,并将计算结果与试验结果对比,旨在通过计算机快速分析结构在多遇小震作用下受到的地震作用效应。计算结果与试验吻合,表明本文的编程结合理论计算方法能分析框架结构在小震作用下的动力响应;当EL centro波峰值加速度达到100 gal时,结构会发生刚度退化现象。

基于简化Newmark位移模型的区域地震滑坡危险性快速评估——以汶川M_S8.0级地震为例

以汶川MS8.0级地震重灾区的11县市为例,初步提出了基于简化Newmark位移模型的地震滑坡危险性应急快速评估方法。利用汶川地震即时地震动参数、工程地质岩性经验分组及地形坡度数据,借助ArcGIS空间数据建模工具编制了地震滑坡危险性快速评估流程模块。计算了区域浅表层饱和岩土体斜坡的静态安全系数Fs、临界加速度ac,并借此分析了地震滑坡易发性。利用经验式获得了汶川地震Arias强度和区域滑坡位移DN分布,实现了汶川地震重灾区地震滑坡危险性的快速评估,为应急救灾决策提供了参考。通过对比评估结果和震后滑坡调查成果,可知数十处灾难性滑坡绝大部分位于-高危险区的龙门山主中央断裂带两侧约20km地带中,显示了评估方法的可靠性;同时,分析指出了空间数据精度及更新不足导致局部评估结果欠佳的局限性,并提出了改进建议。

Newmark方法在芦山地震诱发滑坡分布预测研究中的应用

对于地震滑坡灾害而言,进行地震滑坡危险区划是降低损失的有效手段之一。因此,地震滑坡危险性预测方法的研究成为这一领域的热点。2013年4月20日芦山地震诱发了大量的滑坡崩塌,造成了严重的人员伤亡和社会经济财产损失。文中通过对地震灾区震后航片、遥感影像等的解译,初步获得此次地震诱发滑坡的分布概况。在芦山地震灾区的地形和岩性分析的基础上,基于Newmark物理平衡模型,对该区的潜在地震滑坡危险区进行了分析预测,通过对比本研究获得的潜在滑坡区域预测结果与解译的滑坡分布情况,表明Newmark模型是一种有效的地震诱发滑坡预测分析方法。进一步探讨了不同滑坡影响范围估算方法的差异,认为震级与产生滑坡最远距离之间的关系是一种较好的估算方法。

一种可自调步长的改进Newmark算法

采用一个可以自调步长的按时间进行逐步积分的计算方法,给定了动力分析中用Newmark方法计算动力响应的后局部误差估计,这种方法可以使每一步的局部误差估计都在允许误差限内,并且给出了计算框图。计算实例表明:算法可以自动调节至适合的步长,使误差估计逐渐趋于零,从而得到这种有效方法可靠的数值解答。

基于简化Newmark模型的长白山天池火山诱发崩塌滑坡危险性评价

火山喷发过程所伴生的地震活动会诱发大量的崩塌滑坡次生灾害,其所造成的人员财产损失甚至超过火山活动本身。2002年以来长白山天池火山区地震活动的异常,表明火山深部的岩浆正在发生变化,天池火山存在喷发的危险。地震崩塌滑坡的危险性区划是降低生命财产损失的有效手段。将火山伴生地震作为崩塌滑坡灾害的诱发因素并据此设置地震参数,利用简化的Newmark累积位移模型,考虑地形因素对地震的放大效应,对长白山地区天池火山喷发下次生崩塌、滑坡灾害的危险性进行评价。通过探讨不同地震震级下的危险性分区结果,认为不同地震参数的设置对危险性分区结果没有影响。将研究区划分为极高、高、中等、低、极低等5个危险等级,其中,极高危险区主要分布在3个区域:以天池口为中心,40km为半径的范围内;沿江乡—两江镇—松江镇条带区域;长白县境内鸭绿江沿岸区域。

基于Newmark积分方案的DDA方法

不连续变形分析(DDA)方法以离散的块体集合作为研究对象,引入动力学分析和时步积分技术模拟块体系统的不连续变形行为。对DDA采用的常加速度法进行拓展,给出求解块体系统运动方程的Newmark积分格式,并引入一种与块体不平衡力成正比的自适应阻尼使系统收敛到新的平衡状态,保证求解的稳定性。作为考核,将基于Newmark积分方案的DDA方法应用到隧洞开挖模拟,通过和UDEC软件的计算结果进行对比分析,论证改进后DDA方法的有效性和实用性,进一步拓展DDA解决实际工程问题的能力。

基于Newmark模型的尼泊尔M_s8.1级地震滑坡危险性快速评估

在研究分析地震灾区地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文和典型地区滑坡的基础上,采用Newmark斜坡累积位移模型对2015年4月25日尼泊尔M_s8.1级地震诱发的滑坡危险性的空间分布状况进行了快速评估,通过典型地区的滑坡遥感解译结果验证表明评估结果具有较好的可信度,初步反映了尼泊尔地震诱发滑坡危险性分布的基本特征。然后考虑降雨作用对震后滑坡危险性的影响,对地震叠加降雨诱发滑坡危险性分布进行了快速预测。研究结果对地震应急救灾中的地质灾害防灾减灾具有重要的参考意义。

基于Newmark模型的天水市北山地震黄土滑坡危险性评价

本文通过天水市北山野外调查和室内分析相结合的方法,开展基于Newmark累积位移法的地震黄土滑坡危险性分析。分析了研究区的孕灾背景,结合现有滑坡和不稳定斜坡的调查数据,在充分考虑了震源方位角和斜坡坡向角的角度关系基础上,对优势坡向角和劣势坡向角下的斜坡易发性进行分析计算,然后用回归方程求出PGA为0.3 g时斜坡的累积位移,最后计算出斜坡在地震荷载下的失稳概率。在此基础上,对北山进行地震黄土滑坡的危险性评价。分析结果表明:在Newmark模型的地震黄土滑坡危险性评估中引入斜坡坡向角和震源方位角关系,有利于提高小区域(大比例尺)风险评估的准确性。

Newmark积分方法在负刚度时的数值稳定性分析

为了获得Newmark积分方法在负刚度时的适用性,研究了Newmark积分方法在负刚度时的数值稳定性分析方法并对其稳定性进行了分析,分析了Newmark积分方法中的参数、阻尼和分析步长对积分方法稳定性的影响规律.结果表明其稳定性与正刚度时差异较大,在负刚度时不再具有无条件稳定性.对于正刚度时常用的Newmark积分参数α=1/4、δ=1/2,在负刚度时仅当分析步长大于某一值时积分方法才能保证稳定性,因此难以同时满足稳定性和准确性的要求.推荐了通过选取合适的Newmark积分参数获得稳定性的方法.为Newmark积分方法用于分析具有负刚度的结构时的适用性提供了依据,也为积分方法的合理选择提供了参考.

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性分析方法研究——以甘肃天水地区为例

本文以天水地区为研究区,结合地震潜在震源区模型和Newmark位移预测方程,采用概率地震危险性分析方法,计算了该地区50年超越概率10%水平下的Newmark位移。同时,根据天水地区50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度,并结合Newmark位移与阿里亚斯烈度的关系式,计算了天水地区在遭受50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度影响时,潜在滑坡体产生的Newmark位移分布。通过比较上述两种方法得到的天水地区不同Newmark位移的分布特征,本文认为二者虽然存在较大差异,但其空间分布特征均能反映天水地区每个场点处的相对滑坡危险性。对滑坡危险性水平进行分区的结果显示,天水地区60%以上的区域具有高地震滑坡危险性,50%以上的区域具有甚高地震滑坡危险性。本文的研究结果可以作为天水地区地震危险性及风险评估的参考资料,也可以作为天水地区城市规划、土地使用规划、地震应急准备以及其它公共政策制定的参考资料。

基于Newmark滑块系统能量分析的地震永久位移计算方法

对具有摩擦型接触面的经典Newmark双滑块系统进行分析,给出单周期简谐激励下最大相对滑移量的近似解析式,进一步分析发现,接触面最大相对滑移量对应的能量传递系数e/(ky/ka)与ky/ka存在近似线性关系;拟合86条地震波作用下的338个地震永久位移计算结果,得到e/(ky/ka)与ky/ka的线性表达式,给出地震永久位移的简化计算公式.公式基于较严格的理论推导,同时考虑了地震波的随机特性,是发展经典Newmark理论的新思路;与其他学者建议的公式对比表明,本文公式计算结果合理、形式简单而便于工程应用.

Newmark位移分析方法在海底斜坡地震稳定性评价中的应用

Newmark地震动力时程分析方法能够考虑自然地震波峰值地面加速度(PGA)、持续时间、地震频率的影响,可以输入不同地震波进行模拟计算,计算了曹妃甸典型海底边坡在发生类似唐山地震的烈度情况下动力响应,得出的位移值大小可以定量的反映地震对场地边坡的影响,根据海底斜坡或坡顶建筑物的允许位移值,可以将其作为安全稳定分析的判断指标,可以为类似边坡稳定性评价、近海工程建设等提供重要的参考作用。

芦山地震强地面运动之阿里亚斯强度及Newmark位移特征研究

本文以芦山地震强地面运动记录为基础资料,研究了阿里亚斯强度和Newmark位移两个地震动参数的空间分布特征、衰减特征以及与其它地震动参数的相关性。研究结果表明:阿里亚斯强度的空间分布与地震断层空间展布和地震破裂方向具有相关性;阿里亚斯强度与峰值加速度(PGA)有较好的相关性,场地条件对二者的相关性具有显著影响,PGA相同时,场地越软,阿里亚斯强度越大;震级也是影响阿里亚斯强度与PGA相关性的重要因素,PGA相同时,震级越大,阿里亚斯强度也越大;Newmark位移与PGA和阿里亚斯强度均具有较好的相关性,与阿里亚斯强度的相关性更强,相关系数可达0.94以上。研究还表明,现有模型不能较好地描述芦山地震的阿里亚斯强度和Newmark位移衰减特征,这说明了芦山地震在持时和破裂过程上的特殊性。芦山地震的特殊性揭示了我国西部地震地质构造环境与其它地区有显著差异,因此应该研究适用于我国西部地区地震的地震动参数预测方程。本文的研究结果对我们从更多方面了解地震动特性以及我国地震灾害的预测预防具有重要的科学意义和应用价值。

滑动轴承-转子系统Riccati-Newmark加速度传递矩阵法

为克服传递矩阵法数值不稳定及非线性瞬态响应分析中滑动轴承矩阵建立困难问题,提出Riccati-Newmark加速度传递矩阵法。借助Newmark加速度法建立传递矩阵,采用Taylor级数预估滑动轴承轴心下一时刻位移、速度建立滑动轴承矩阵;据边界条件用Riccati传递矩阵法求滑动轴承-转子系统非线性瞬态响应,提高数值稳定性。以单圆盘转子系统为例,与传统轴颈下一时刻位移、速度近似线性扰动处理的瞬态响应对比分析,验证此方法的有效性;讨论不同转速下线性、非线性油膜力的瞬态轨迹。

多体系统动力学方程的基于离散零空间理论的Newmark积分算法

考虑到多体系统动力学方程的数值计算方法是系统动力学分析的基础,提出一种基于离散零空间理论的Newmark积分算法。应用Newmark积分框架对多体系统动力学方程在时域上进行离散,通过离散零空间矩阵消去动力学方程中的拉格朗日乘子项,建立离散的达朗贝尔动力学方程,采用局部结点参数化进一步获得降维的达朗贝尔动力学方程。以空间双摆为算例,数值结果表明:该算法能够在实现系统降维、提高计算效率的同时,进行有效的数值分析,约束违约很小。

关于Newmark-β法机理的一种解释

一般认为,Newmark-β法属于积分类型的动力数值分析方法,和基于荷载分段插值类型的数值方法不是相同类型的方法。在本文中,研究了这两类方法之间的关系,以最常使用的两种Newmark方法——平均常加速度法和线性加速度法为例,从Newmark基本假定出发推导出这两种方法所具有的荷载分布模式。结果发现:平均常加速度法和线性加速度法与各时间步距内荷载分布模式分别取为二次函数和三次函数时的荷载分段精确法完全相同,但平均常加速度法在时步的始末端点处荷载是不连续的,且同真实荷载值不重合。因此,Newmark-β法亦可看作是一种基于荷载分段插值类型的数值分析方法,可以从荷载分布模式假定的角度解释Newmark-β法的数值机理。最后,通过一个单自由度体系实例阐释了本文结论的正确性。