地震事件分类识别软件

非天然地震事件分类是地震监测业务部门的日常工作之一。本研究主要针对地震、爆炸和矿震的分类问题,在地震波数据处理、特征提取和人工智能综合分类的研究基础上,基于Qt开发框架,结合Python、 Matlab等多种编程语言,开发了一个具有良好的可移植性和可扩展性、具有自主知识产权的地震分类识别软件。该软件可以部署在不同操作系统上,由七个模块组成:地震数据导入模块、数据处理模块、特征提取模块、综合分类模块、特征分析模块、当量估算模块和结果分析模块。软件集成了多种时频特征提取技术和人工智能分类方法,形成了较为完整的地震类型判定流程。软件内置的地震事件分类模型准确率高于90%,适用范围较广,已推广应用于多个地震监测部门,并取得了较好的应用成果,提高了对非天然地震的快速分析能力。

K_(1)峭度约束的地震频域反褶积方法研究

由于鄂尔多斯盆地近地表地形复杂多变,且地震波存在地层吸收等效应,导致采集到的地震资料品质较差,主频较低,纵向分辨率较差.频域反褶积方法是提高鄂尔多斯盆地地震资料分辨率的一项关键技术.目前,峭度是频域反褶积最常用的非高斯性度量.但是由于实际地层反射系数序列呈现尖峰、长尾分布,传统的峭度定义难以准确度量实际反射系数序列的非高斯性.与传统的峭度不同,K_1峭度能够充分利用概率密度的峰值信息来指示随机变量的非高斯性.因此,本文提出一种基于K_1峭度度量的地震频域反褶积方法,从而能够更加准确地判断反射系数序列的非高斯性.同时引入了定义于频率域上的两参数广义Beta母小波,可以使得本文所提方法能够更好匹配不同地震子波.最后,合成地震数据和鄂尔多斯盆地实际地震数据算例说明:本文所提的方法能够有效的提升低品质地震数据的纵向分辨率,尤其是多个相邻的细小反射系数.井震匹配结果进一步验证了本文所提的方法将原始地震数据的主频从25 Hz提升到35 Hz,有效地识别出多个含气薄储层,从而有利于后续的井位部署优化.

地下结构地震响应分析的高效混合模拟方法

数值模拟是地下结构抗震分析的重要手段之一,然而地震动输入及边界效应、模型尺度规模等因素均会影响数值模拟的计算精度和效率,并且存在计算尺度、计算时间、计算精度之间的矛盾,因此如何高效、精确地模拟地下结构与地层相互作用体系的地震响应仍是亟待解决的关键问题。基于区域缩减法(DRM)将边界元和有限元相融合的核心思想,旨在建立能够合理模拟地下结构-地层系统地震响应特征的高效混合分析方法。首先将地下结构-地层整体模型划分为近场地层-结构内域子模型和远场地层外域子模型,通过构造重合节点保证内域-外域耦合边界处的位移连续性;其次,基于边界元求解外域自由场或地形影响下的非自由场地震动特征,并采用DRM构造矩阵方程将外域动力响应转化为等效地震荷载,可以在保证地震动合理输入的前提下极大地缩减外域模型尺寸,进而实现对内域中地下结构地震响应的快速参数化分析;最后,设计了两组典型算例以检验该方法的可靠性和高效性。结果表明:对于无地形影响下的双线隧道地震响应模拟,通过与远置边界参考解对比验证了方法的有效性;对于受地形条件影响下的双线隧道地震响应模拟,本方法在保证精度要求的基础上极大缩减了包括地形在内的外域模型范围,相比远置边界法和传统黏弹性法,可使计算模型尺度分别缩减97%和83%,计算时间减少72%和58%。此外,该方法还可推广到斜入射地震动作用下地下结构的动力响应分析。

基于储层砂岩孔隙结构的地震岩石物理模型

在实验室内对新疆车排子地区春光油田沙湾组储层砂岩样品进行了系统地震岩石物理实验,在确定储层砂岩中不同孔隙类型组成条件下,基于非接触模型综合考虑储层砂岩孔隙度以及孔隙形状对于干燥岩石骨架弹性性质的影响,并利用实验结果对模型参数进行标定进而建立表征目标储层岩石骨架地震弹性性质的岩石物理模型,模型结果与实验结果吻合良好。依据实验及模型结果,利用喷射流作用模型替代传统Gassmann方程进行流体替换,同样能够较好地对超声频率实验结果进行解释。

基于绝对位移法的曲线梁桥多维多点弹塑性随机响应分析

针对当前地震动空间效应下曲线梁桥地震反应分析多采用确定性激励输入且忽略桥梁非线性的情况,采用了多维多点非平稳随机激励对曲线连续梁桥进行弹塑性响应分析。建立非线性有限元模型并降维解耦非平稳地震动非平稳演化功率谱(energy power spectral density,EPSD)矩阵,采用绝对位移法对桥梁进行非线性时程分析。考虑不同视波速、场地条件、相干性以及平稳与非平稳地震激励,综合分析了曲线连续梁桥的随机响应及其频域特性和时域特性。结果表明,地震动空间效应和地震动的非平稳性对曲线梁桥随机响应影响很大,其中地震动空间效应对桥梁随机响应大小及其频域分布有显著影响,而非平稳性会对随机响应大小及其时变响应趋势产生重要影响。因此,在曲线连续梁桥抗震分析中需充分考虑地震动空间效应和地震动非平稳性,以避免错误估计桥梁抗震性能。提供了全面的分析结果,对加强曲线连续梁桥的抗震设计和评估,从而提高其抗震性能和可靠性具有重要意义。

高震区斜坡式护岸的岸坡稳定性分析

对位于菲律宾高震区的某斜坡式护岸结构的岸坡进行稳定性评估,分析国际上主流抗震设计规范,结合该工程的具体设计条件,提出合适的地震岸坡稳定分析方法、稳定标准和分析流程,并采用Newmark法和非线性动力分析对该护岸的震后残余位移进行计算。结果表明:高震区的岸坡稳定分析宜以控制位移为目标,水准1、2地震下的残余位移宜分别不超过5、30 cm;当采用Newmark法计算时宜取其上限位移,而通过非线性动力分析可获得岸坡残余位移和最大剪应变等的分布,从而对地震下的岸坡稳定做更为全面的设计和评估。

6.4级漾濞地震某RC框架及其非结构部件震害分析

2021年云南漾濞6.4级地震造成了较大范围的建筑破坏,在漾濞县城记录到的地震加速峰值(PGA)高达720.2 gal。在强震作用下,大量土木结构的民居发生了破坏,而约束砌体和钢筋混凝土(RC)结构的震害则相对较轻。现场震害调查发现,部分框架结构的震害明显重于同一区域的其他同类型结构,呈现明显、多样的非结构部件破坏特征。因此,该文对某震害较重的框架进行详细调查,分类分析结构及其非结构部件地震破坏细节;依据图纸及现场考察信息建立精细有限元分析模型,对此次地震的地震动破坏力特征以及该框架结构及其非结构部件的地震破坏机理进行了量化分析。分析结果表明:带填充墙框架仿真模型的分析结果与实际震害现象更接近;框架结构局部大空间、框架底部的约束形式和填充墙的布置形式的综合作用导致结构产生局部过大变形与各类非结构部件的严重破坏。在考虑填充墙对框架结构的作用效应后,结构的不规则性大幅增加,导致结构薄弱层的最大层间位移角相较纯框架模型增加127%,并且明显加剧非结构部件的震害。该文对该建筑震害现象的详细调查与仿真分析,可为结构抗震设计与应急救援决策提供参考。

大型钢桁架式渡槽结构地震响应研究

针对非一致地震激励下大型钢桁架式渡槽结构的隔震响应开展研究,依托实际工程在ABAQUS中建立了渡槽结构的整体有限元模型,给出了非一致激励的输入方法和摩擦摆隔震支座的简化模型,通过试验验证了摩擦摆隔震支座简化模型的准确性,并对一致激励和非一致激励、无隔震支座和有隔震支座的数值模拟结果分别进行了对比。结果表明:中墩正上方的桁杆为渡槽结构的最薄弱位置;非一致激励会显著增大渡槽结构,尤其是边跨的动力响应;在中墩顶部设置摩擦摆隔震支座能起到较好的隔震减震效果,提升桁架结构和槽墩的地震安全性。

框架梁不同截面位置荷载效应组合的取值研究

建筑结构设计中,框架梁一般有左端、跨中、右端3个控制截面,每个控制截面上对应抗震情况下的荷载效应组合和非抗震情况下的荷载效应组合两种工况,荷载效应组合选取的正确与否直接关系着建筑结构的使用安全。对现行的《建筑结构可靠性设计统一标准》《建筑抗震设计规范》及《建筑与市政工程抗震通用规范》相关内容进行分析,得出框架梁不同截面位置起控制作用的荷载效应组合。

三维隔震钢框架结构及内部非结构构件地震易损性研究

该文以三维隔震钢框架结构为研究对象,提出上部结构、隔震支座与滑移型设备、倾覆型设备、吊顶三类非结构构件的抗震性能量化指标,基于增量动力分析,从结构与非结构2个方面研究三维隔震结构地震易损性。基于研究案例,结果表明:三维隔震结构与水平隔震结构的结构易损性接近,两者在远场地震时结构易损性低于非隔震结构,但高强度近场地震作用时由于过大的支座位移则可能高于非隔震结构。如9度罕遇地震作用时,三维隔震结构与非隔震结构对应立即使用状态的超越概率分别为90%、80%。三维隔震结构中滑移型设备的易损性低于非隔震结构,略高于水平隔震结构。三维隔震结构与水平隔震结构均可有效降低倾覆型设备的倾覆概率,在PGA为0.8 g时倾覆概率仅为7%,且前者相比后者可显著降低倾覆型设备的摇摆角。非隔震结构与水平隔震结构中吊顶地震易损性均较高,而三维隔震结构可显著降低吊顶的易损性,近场8度罕遇地震作用下吊顶对应充分运行的超越概率仅为1%。

医院建筑内非结构构件抗震性能分析及改进建议

医院作为重要的公共卫生建筑,其内部的医疗设备等非结构构件是维持医疗功能正常运转的保障。本文围绕医院建筑内非结构构件的抗震性能,梳理非结构构件的分类,总结非结构构件的典型震害特点,介绍相应的抗震性能评估方法以及医疗设备在试验中的一般规律。从基于性能的抗震设计、减隔震技术、建筑信息模型技术和模块化装配式建造四方面提出提升医院建筑非结构构件抗震性能的建议。

海上双方位非重复性时移地震响应研究及应用

时移地震是剩余油挖潜最直接有效的技术手段,中国大多数老油田包括南海东部惠州A油田并没有实施时移地震采集。为了弄清已经进入特高含水期、高采出程度开发后期惠州A油田油水分布及运动规律,在已经正交采集一次三维资料和二次三维资料的条件下,以数学运算方法对一次三维和二次三维资料实施双方位非重复性时移地震处理,达到了减少时移地震采集成本投入和预测剩余油分布的目的。经过钻井证实,剩余油预测结果与钻探结果吻合,该方法可供海上油田推广借鉴。

2022年泸定地震某隔震建筑内非结构构件震害模拟分析

2022年9月5日四川泸定地震中,位于震中近断层场地的一栋采用隔震设计的建筑内部非结构构件发生不同程度的破坏。非结构构件作为整体结构经济价值最重要的组成部分,减小其地震损伤对于建筑震后功能恢复至关重要。为此,在介绍该建筑内部非结构构件主要震害的基础上,采用二阶段级联方法对非结构件在地震中的具体运动响应进行模拟。第1阶段,在Etabs中建立一8层框架–剪力墙结构有限元模型,基于实测邻近台站近断层强震记录的非线性地震反应分析,模拟该建筑各楼层地震响应;第2阶段,以建筑内部文件柜等常见浮放式非结构构件为原型,在OpenSees中建立零长度转角弹簧模型,以上一阶段的结构楼面加速度响应作为输入,模拟建筑内部不同尺寸高宽比非结构构件的摇晃与倾覆响应,并同时考虑水平单向输入与水平–竖向双向输入两种方式,重点考察近断层地震强竖向分量的影响。结果表明:隔震层能有效降低上部结构的水平楼面加速度响应,但竖向楼面峰值加速度相比竖向地面峰值加速度被显著放大;水平与竖向激励同时输入下浮放式设备的摇晃角度与倾覆概率大于水平单向激励输入的情况,考虑竖向激励的作用后会增大浮放式设备的倾覆破坏风险。因此,在近断层场地进行建筑抗震设计时,强竖向地面运动对建筑内部非结构构件的影响不容忽视。

深切峡谷上承式钢管混凝土拱桥地震响应分析

为探究深切峡谷地形对桥梁结构体系且考虑场地效应的抗震问题,以东溪河特大桥为例,根据桥址实际地形建立空间平面应变场地模型以及建立全桥有限元空间动力计算模型,采用线性时程分析法对比在一致激励分析与考虑场地效应的非一致激励下结构的地震响应。结果表明:1)场地效应均放大了两岸拱脚位置处的地震动,南岸地震动大于北岸,且场地效应会提升短周期结构在地震作用下的破坏能力;2)场地效应对增大拱肋上弦管拱脚、1/4拱肋和拱顶的弯矩及拱肋轴力也有一定的放大效果,其规律不明显,此外拱肋竖向位移在场地效应下显著放大;3)场地效应对交接墩和拱上立柱在地震响应下内力和位移响应的放大规律基本一致,但矮墩对场地效应更加敏感。

浅层地震反射波法及地质雷达法在地下防空洞探测的应用研究

由于早期人防工程相关资料的缺失,形成若干盲区。本文采用浅层地震反射波法及地质雷达法对浙江宁波地区的地下防空洞盲区进行定位探测,分析其满水和抽水后状态下进行无损检测的可行性。结果表明,结合两种方法的应用可基本实现对防空洞埋深定位探测,抽干水后状态下的反射信号更为清晰。在现场勘测应用时,应减少环境干扰,优选测试分析参数并验证结果。

徐盐高铁复杂环境地区桥梁设计研究

徐盐高铁线路长、桥梁占比高,沿线地质、自然条件复杂。高烈度地震区简支梁桥按硬抗地震作用设计,研发了新型支座并优化支座布置和防落梁措施,编制适用的桥墩参考图;连续梁(拱)桥采用减隔震设计,具体根据场地地震参数和桥梁跨度选用减隔震支座或减隔震支座与阻尼器组合的减隔震措施。深厚软土区桥梁,按距离既有构筑物不小于150 m控制,设计较多打入桩,部分采用螺杆钻引孔或高压射水辅助施工,引孔深度小于2/3桩长,停止射水位置距桩底不小于3 m。岩溶区桥梁,根据溶洞上下基岩强度和厚度,厘清桩基计算边界条件;对于串珠状等复杂溶洞,采用超大群桩基础,不让桩基进入溶洞及其影响区。跨新洋港采用主跨312 m双塔双索面连续钢桁斜拉桥,半漂浮体系,塔墩固结、塔梁分离,斜拉索采用综合减振设计;为提高施工过程结构抗台风稳定性,结合结构抗风措施,采用边跨支架拼装、主跨单向悬拼的施工方案。为解决淮安东四线并行、相邻线同向行车问题,设计了线间距5.3 m非标简支梁,该梁所用预制架设设备只需对常规设备略加改造即可,方便施工。

场地相关的非平稳相干函数及其工程应用

依据蒙特卡洛方法和连续小波变换得到非平稳相干函数,采用四阶傅里叶级数拟合非平稳相干函数,分析场地条件和站点间距对参数的影响,验证模型有效性,并合成多点地震动。以一输电塔线体系为研究对象,对比分析了一致与非一致地震激励作用下输电塔最大层间位移角,研究结果表明:①建立的傅里叶非平稳相干函数模型,能够较好地模拟相干函数非平稳特性及场地变化,且拟合精度较高;②场地条件影响傅里叶非平稳相干函数模型的五个参数,站点间距影响傅里叶非平稳相干函数模型的三个参数,应考虑场地条件和站点间距的影响;③与一致地震激励作用输电塔最大层间位移角超出限值的极限峰值加速度相比,非一致地震激励作用下的极限峰值加速度较小,表明输电塔较早发生破坏,输电塔线体系地震响应分析应考虑非一致地震激励的影响。

非一致性地震作用下穿越破碎带长大隧道衬砌结构动力变形分析

为探讨非一致性地震作用下穿越破碎带长大隧道衬砌结构的变形机制,基于随机地震动理论,生成能体现长大隧道行波效应和衰减效应等局部地场效应的地震加速度时程曲线;通过建立不同的不利地质结构形式的多方案隧道有限元计算模型,采用仰拱分区域垂直入射地震波的方式,分析不同倾角、厚度以及岩体等级的破碎带对隧道衬砌轴向和横向变形的影响,揭示非一致性地震作用下长大隧道衬砌结构变形特征。结果表明:非一致性地震作用下长大隧道衬砌结构变形具有明显的空间非一致性;沿隧道轴向方向,破碎带的存在限制了衬砌轴向拉压变形,但加剧了衬砌的轴向剪切变形,当破碎带与隧道夹角为45°时衬砌的轴向拉压和剪切变形最大,而衬砌整体轴向变形受破碎带厚度和岩体等级的影响较小;沿隧道横断面方向,衬砌纵向剪切变形主要集中于拱腰位置,而径向剪切变形集中于拱顶和仰拱位置,衬砌的最大纵向和径向剪切变形均出现在破碎带倾角为45°时,且当破碎带厚度过大时,衬砌横断面的剪切变形也较大,但不同岩体等级对衬砌横断面的剪切变形影响不大。

峰值速度和峰值位移对6层钢结构弹塑性地震反应影响的研究

深入揭示地震动峰值特性影响是推进地震动工程特性研究的有效手段。地震动峰值速度和峰值位移特性对结构弹塑性地震反应的影响规律尚需要探索。本文基于窄带时程叠加方法,人工合成具有相同加速度反应谱但峰值速度和峰值位移不同的4个序列地震动时程。其中第1、2序列地震动峰值速度为0.20 m/s,峰值位移分别为0.20 dm和0.40 dm,而第3、4序列地震动峰值位移为0.30 dm,峰值速度分别为0.15 m/s和0.30 m/s。将地震动峰值加速度分别标定至400 cm/s2和800 cm/s^(2),并以此作为输入开展建设地震观测系统的6层钢结构弹塑性地震反应分析,使得结构发生不同弹塑性地震反应,对比分析在不同序列地震动作用下层间位移角和延性系数等结构工程需求参数差别,探索峰值位移和峰值速度对结构弹塑性地震反应的影响规律。分析表明,在非线性反应阶段后,结构层间位移角和延性系数的变异系数随着输入地震动峰值的增加而增大,地震动峰值特性对结构层间位移角和延性系数等参数有一定影响,影响幅度随输入地震动增加而增大,且峰值速度较峰值位移的影响更为显著。在进行结构设计地震动参数选取时,应重视地震动速度和位移峰值特性的影响。

非结构可更换构件提升桥梁震后可恢复性的研究进展

为利用非结构可更换抗震构件降低地震灾害对桥梁主体结构的损伤,以快速恢复震后桥梁正常使用。文中从桥梁抗震设计思想的转变出发,梳理震后可恢复功能结构中非结构可更换构件体系的研究进展;围绕非结构可更换构件体系在桥梁工程中的研究与应用,阐述国内外非结构可更换构件的类别、抗震性能、构件恢复途径及其现有可恢复评估方法的主要特征。为未来对非结构可更换构件的材料、构造形式进行挖掘开发,对桥梁震后可恢复结构的可恢复性评估的方法与标准等方面研究提供了新思路。