道路工程地震角的优化和应用研究

为完善抗震设计理论,本研究根据规范对地震角的定义,在拟静力法的基础上,采用旋转挡土墙法求出非浸水状态下,不同烈度地区考虑场地类型、结构物重要性和竖向地震作用的隧道洞门墙及挡墙地震角,并可作为一般路基挡土墙的地震角,同时指出不同类型道路工程结构物,应根据受震破坏时的受力特点推导其地震角。

建筑边坡工程抗震地震角取值探讨

《建筑抗震设计规范》GBS0011—2010已经颁布实施，其中增加了山区建筑边坡工程抗震设计要求。建筑边坡工程的抗震设计不同于主体结构抗震设计．由于其自身特有的工程特性。如何正确地理解其抗震设计意图对边坡工程的抗震安全儿为重要。边坡工程抗震主要是对边坡的稳定性进行抗震验算．目前边坡工程的稳定性抗震验算考虑了摩擦角对地震角的影响。但是多本规范对地震角的理解存在一些偏差．对地震角的具体取值存在一些纰漏。笔者通过论述．提出自己对地震角的认识。明确了边坡工程抗震概念，对边坡工程抗震设计提出自己的见解。

考虑地震攻角的曲线梁桥易损性及通行能力评估

为探究地震攻角对曲线梁桥地震易损性的影响,采用曲线梁桥参数化建模方法建立有限元模型,通过增量动力时程分析和概率地震需求分析生成桥梁-地震动样本对训练集、验证集和测试集。基于反向传播神经网络(BPNN)、宽界限法和串并联概率理论建立曲线梁桥构件—单体—网络三个层次的地震易损性快速计算和评估模型,对比分析地震攻角对曲线梁桥的易损性影响规律,并对区域桥梁网络震后通行能力进行快速评估。结果表明,地震攻角对曲线梁桥的动力响应、地震易损性影响明显,忽略地震攻角影响可能会对交通网络的震后通行能力评估带来较大误差。

不同地震力偏角下线性边坡的稳定性分析

为了解决线性边坡在地震荷载下的稳定性问题,使用毕肖普法,考虑受地震力影响产生切向力和竖向力,建立线性边坡受力模型。对不同地震力偏角范围内一阶边坡安全系数计算公式进行推导。编写计算机软件进行迭代计算,得出在不同地震力偏角时线性边坡的安全系数和最小安全系数所对应的地震力偏角,以及安全系数随不同地震加速度与震动时刻的变化规律,为线性边坡抗震设计提供重要的参考依据。

小波变换在地震宽角反折射资料处理中的应用

小波分析方法用于地震宽角反折射资料处理 ,它可将地震信号的分辨率由传统的1 /2— 1 /4λ(波长 )提高到优于 1 /6λ .利用小波分析方法对沙雅—布尔津地震宽角反折射剖面资料进行处理 ,发现天山造山带的壳幔过渡带由 7— 8个高低速相间的薄层构成 ,平均速度较低 ,总厚度约 2 0km .而塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳幔过渡带不具有这一特点 ,壳幔间主要以一级间断面实现过渡 .天山造山带与准噶尔盆地壳幔过渡带详细结构及其二者之间的差异特征为天山造山带地球动力学“层间插入消减模型”

长江中下游成矿带及邻区地壳速度结构:来自利辛-宜兴宽角地震资料的约束

为了理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程，Sinoprobe-03-02项目于2011年9月至10月，在跨宁芜矿集区和郯庐断裂带实施了从安徽利辛至江苏宜兴450km长的宽角反射／折射地震剖面。速度剖面结果显示，Moho面深度和地壳速度结构在郯庐断裂两侧东西方向存在明显的差异：（1）在东部扬子块体内部，地壳覆盖层厚3～5km，西部的合肥盆地下方，则达到4～7km。（2）剖面平均Moho面深度为30～32km左右，在郯庐断裂下方，Moho面深度在35kin左右；在宁芜矿集区下方，Moho面整体深度偏浅，达30～31km左右，但局部范围内，Moho面深度至34kin左右。（3）剖面的下地壳平均速度在6.5～6.6km／s左右，在宁芜矿集区下方，下地壳速度偏低，为6.4～6.5km／s左右。剖面上地幔顶部的速度结构平均在8.0～8.2km／s。在宁芜矿集区下方，速度偏低，为7.9～8.1km／s左右。（4）郯庐断裂带的下方，从地表开始，还存在20多千米长的低速异常带，一直延伸到Moho面附近。剖面的宁芜矿集区下方Moho面上隆、下地壳及上地幔的低速异常等壳幔结构特征，预示下地壳不以榴辉岩残体为主，支持燕山期地幔岩浆的上涌和侵入并成矿，是热上涌物质的源地。

长江中下游成矿带及邻区三维Moho面结构：来自人工源宽角地震资料的约束

为深入理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程,对跨越宁芜矿集区地质廊带内的非纵剖面反射/折射地震数据进行动校正和时深转换处理,获得了非纵方向的Moho面深度;联合纵测线和非纵测线上Moho面深度数据,获得了长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面深度结构.结果显示宁芜矿集区下方的Moho面整体较浅,约32~34km,华北块体合肥盆地内Moho面整体较深,约34~35km.Moho面深度和区域布格重力异常变化趋势对应良好.宁芜矿集区下方Moho面呈上隆特征,支持长江中下游地区成矿模式中增厚岩石圈发生拆沉、软流圈的上隆及底侵作用等动力学过程.Moho面平行于成矿带走向的变化趋势,预示长江中下游成矿带地壳和上地幔在板块边界发生了NE-SW向的切向流动变形.郯庐断裂带两侧,Moho面深度变化较大,表明地表近陡立的郯庐断裂为深大断裂,深部可能切穿Moho面并延伸至上地幔.

由宽角反射地震资料重建壳幔反射结构的相似性剖面

针对人工源宽角地震测深中炮点与接收点稀疏的特点 ,利用几何散射理论进行壳幔散射体的相似性剖面成像 ,利用互易性原理计算散射体相似性成像的时间条件 ,研究基于宽角反射地震资料重建壳幔反射结构的相似性成图方法 .其中 ,成像点的时间采用快速、高精度的程函方程求解技术 .利用该方法处理东南陆缘区宽角反射剖面实际资料 ,结果表明 ,较之壳幔反射结构的CDP成图技术 ,相似性成图方法具有提高反射同相轴横向连续性的能力 .

广角地震波场特征分析

地震宽角反射/折射方法主要是利用壳内与上地幔顶层的广角反射信息重建地壳上地幔结构,是研究地壳上地幔结构构造最有效的方法之一.同时,宽角地震接收到的超临界角的广角反射信息,相对于临界角之内的反射信息必定存在着随偏移距变化的时移现象.本文通过构建地壳模型采用交错网格有限差分方法合成广角地震记录,并从理论地震图上分别用传统射线方法和考虑时移影响的方法标定了震相走时,分析了广角反射的地震波场特征,揭示了地震资料中的广角效应,继而分析了广角信息存在对接收波场的响应影响.

宽角反射地震波走时模拟的双重网格法

在研究地壳结构的人工源宽角反射地震资料解释中,常规宽角反射波走时和射线路径计算大都假定地壳模型为层状块状均匀介质.为了逼近实际地壳结构模型,要求模型尺度较大,为了提高地震资料解释的可靠性,须减小模型离散单元的尺寸,但同时计算量大大增加,使资料解释的效率较低.为此,本文尝试同时提高宽角反射地震资料解释效率和可靠性的方法,即使用双重网格计算宽角反射地震波走时和射线路径的最小走时树方法.双重网格法在均匀介质内部仅计算大网格节点,在速度变化点、震源点和检波点区域,同时计算小网格节点;在界面边界点使用比介质内部节点更大的子波传播区域.模型计算结果表明,对于大尺度的层状块状均匀介质模型,在保证精度的条件下,本文所提出的双重网格射线追踪方法的计算效率比单网格方法显著提高.

考虑地震修正角的重力式挡土墙可靠性分析

强震区挡土墙结构的稳定问题备受关注,从重力式挡土墙抗倾覆和抗滑移可靠性分析角度出发,将地震作用视为计算墙后主动土压力时对土体重度和内摩擦角进行修正的参数——地震修正角θ.将θ与墙后土体的黏聚力c和内摩擦角φ作为随机变量,以此建立了考虑地震作用的挡土墙抗倾覆和抗滑移功能函数.通过蒙特卡罗法分别计算了考虑变量呈不同统计特性的挡土墙失效概率,研究变量统计特性对挡土墙抗倾覆和抗滑移可靠性的影响.结果表明:墙后土体c与φ的相关系数ρcφ逐渐增大时,挡土墙抗倾覆和抗滑移的失效概率相应增加,尤其是c与φ负相关时,挡土墙失效概率对ρcφ的变化更为敏感;将θ视为常数或忽略θ与c和φ的相关性时得出的失效概率偏小,会导致对挡土墙稳定性做出偏安全的估计;θ与c、φ的相关系数ρθc和ρθφ增大时,挡土墙的抗倾覆及抗滑移失效概率整体呈减小趋势;变量参数间相关性对挡土墙可靠性均有影响,其中ρcφ影响最敏感,ρθc次之,ρθφ影响最小.

大型海上风力机地震冲击角动力学响应分析

为研究海上风力机在不同地震冲击角下的动力学响应,基于p-y曲线法构建土-构耦合模型,基于DTU 10 MW单桩式近海风力机建立有限元模型,研究地震冲击角变化对大型海上风力机地震动力学响应的影响。结果表明:0°和90°地震冲击角下风力机结构受载荷响应最剧烈;当地震冲击角为锐角时,塔顶前后向和侧向位移幅值均下降,总应变能集聚现象显著缓解;地震冲击角为15°和30°时风力机等效应力均值相对其他角度有明显下降。因此,主动调整风力机叶轮朝向以调整地震冲击角可能成为风力机受地震冲击后降低损害的有效控制方式。

宽角地震不同震源施工与激发效果对比

宽角地震勘探是利用人工震源爆破激发的方式,进行深部探测的施工方法,目前主要包括传统炸药和陆内水域气枪两种震源。传统的炸药震源采用钻井填充炸药爆破激发的施工方式,具有激发能量强、施工简便等优势,对炮点位置的选择和钻井工艺有较高的要求,但是该震源也有不环保、施工成本高等不足,给施工带来了较大的困难。新型的陆内水域气枪震源具有环保、可重复性、成本低、S波信息丰富等突出优势,因此在宽角地震探测中发挥着越来越重要的作用。但是该震源激发能量相对较弱,与炸药震源相比,其对于壳内界面等深部地壳细节的刻画仍然存在不足。炸药震源和气枪震源作为宽角地震勘探中重要的不同类型震源,在施工与激发效果方面具有各自的优势与不足,以后的施工中,应当综合两者的优势,扬长避短,使人工地震测深方法得到更好的观测结果。

地震条件下被动土压力及其分布分析的新方法

研究目的:目前国内外关于地震条件下被动土压力及分布分析的方法,要么存在分布规律及位置不合理,要么存在推导过程复杂、求解麻烦、适用条件苛刻等局限性。本文采用旋转挡土墙计算模型的变换法,将在地震条件下被动土压力的求解问题转化为在静力条件下被动土压力的求解问题,对于简化被动地震土压力问题,统一地震土压力的求解等方面具有参考价值。研究结论:(1)根据在静力条件下水平层分析法的被动土压力推导结果,直接获得在地震条件下被动土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置的表达式,并运用图解法得到了临界破裂角的解析解;(2)公式考虑了水平和垂直地震加速度、不同墙背倾角、墙背、坡面倾角与填料存在粘结力和外摩擦角、存在均布超载等诸多因素的影响,公式可以适用于在常用边界和地震条件下黏性土的被动土压力计算;(3)本文方法大大简化了在地震条件下的被动土压力计算公式推导过程,统一了地震土压力的求解,理论更加完善;(4)本文研究成果可应用于地震条件下挡土墙结构被动土压力的快速求解计算。

美国东南部大陆边缘的天然气水合物利用宽角地震资料进行全波形约束和走时反演

利用BSR已完成美国东南边缘大约50000km2的地区编图，并已证实可能与大量天然气水合物有关。1992年6月，同时获得该地区的单道地震和宽角海底地震资料，主要集中在布莱克洋脊和卡罗来纳海隆，能清楚地观察到来自BSR的宽角反射偏移距（达6km）。为了了解区域性的变化和生成卡罗纳海隆高背景速度的二维平均速度模型，用宽角和垂直入射资料进行走时反演，然后做全波形反演业确定BSR的地震成因。最合适的模型显示了两处的BSR之下具相似的低速（1.4km/s），暗示圈闭了低饱和度（10％）的游离气，反演结果也显示有一薄层高速楱状体，最大速度为2.3km/s，刚好位于布莱克洋脊的BSR上方；计算了沉积物反射率，观察到卡罗来纳海隆具有较高的反射率，BSR之下的反射率增加几乎与两个站位的含气带对应。根据速度模型估算了水合物的浓度。另一方面，占沉积物总体积3%的水合物之平均浓度暗示布莱克洋脊地区水合物稳定带厚度少一半。卡罗来纳海隆水合物平均 浓度最大为20%，卡罗来纳海隆7%。这两处水合物浓度高，无法仅用原地生物活动来解释，可能与次生的聚集机制不关，因稳定域迁移引起水合物循环，可能影响两地的水合物凝聚。另外，流体向上排出的增加，也可以使 布莱克洋脊生存下去。

新建筑边坡规范地震主动土压力计算公式的推导及完善

在新版《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)中,所采用的新的挡土墙地震主动土土压力公式存在一定计算问题及未给出作用点高度计算公式。针对这一问题,结合既有研究成果,给出计算公式的完整推导过程和地震主动土土压力作用点高度计算公式,并指出了该规范中的挡土墙地震主动土压力公式的错误。公式推导采用旋转挡土墙计算模型的变换法,将在地震条件下主动土压力的求解问题转化为在静力条件下主动土压力的求解问题,将经旋转地震角后的土压力计算参数,套用非地震条件下的主动土压力计算公式推导过程,直接获得在地震条件下主动土压力表达式,使以往地震土压力计算模型繁琐的求解过程得到很大程度的简化。

地震条件下挡土墙主动土压力及其分布的新分析法

采用旋转挡土墙计算模型的变换法,将在地震和拟静力法条件下主动土压力的求解问题转化为在静力条件下主动土压力的求解问题。根据在静力条件下水平层分析法的主动土压力推导结果,直接获得在地震条件下主动土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置的表达式,并运用图解法得到了临界破裂角的解析解。公式可考虑水平和垂直地震加速度、不同墙背倾角、墙背和坡面倾角与填料存在黏结力和外摩擦角、存在均布超载等诸多因素的影响,公式可以适用于在常用边界和地震条件下黏性土的主动土压力计算。旋转地震角法是将在地震和拟静力法条件下挡土墙计算模型旋转为在静力条件下挡土墙计算模型,但旋转挡土墙计算模型并不改变挡土墙和墙后填土的应力状态,按在静力条件下挡土墙主动土压力求解方法求解在地震和拟静力法条件下主动土压力,该方法大大简化了在地震和拟静力法条件下的主动土压力计算公式推导过程,统一了在拟静力法条件下的地震土压力求解,理论更加完善。

挡土墙地震土压力拟静力法第二破裂面判别

基于拟静力法原理和地震角旋转,提出地震工况下挡土墙的陡/坦墙判据及第二破裂面倾角算式。地震工况坦墙临界角更陡,沿用传统坦墙判据易造成误判。对比表明,墙背角处在误判区间时,按误判(陡墙)的物部-冈部公式计算偏于危险,而基于新判据及其坦墙模式计算的水平分力更大而竖直分力更小,不仅力学意义更合理,且用以检算偏于安全。

地震作用下挡土墙上的主动土压力

以土的塑性上限分析理论为基础，结合墙后土体的两种三维破坏模式，在地震作用下推出了适用于长、短挡土墙上主动土压力上限值的统一表达式，并通过算例计算进行验证．

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅-中甸宽角反射／折射地震剖面切割松潘-甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域．我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构．在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构．综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50km减薄至35km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30km，剖面南段下地壳厚度仅为15km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为7．6～7．8km／s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点．剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10km深处出现宽约50km的强反射带．