脉冲型地震动的潜在破坏能分析

为研究预估脉冲型地震动破坏性的方法,选取Northridge地震的3条脉冲型和3条非脉冲型地震记录(峰值加速度统一调整到200gal),对比了它们的V2时-频反应谱(V2TFRS)。根据V2TFRS定义"累计动能曲线",然后结合结构振型质量参与系数,提出了地震动"潜在破坏能(PDE)"的概念。通过PDE定量地预测所选地震记录对一12层RC框架结构的潜在破坏性,并通过弹塑性时程分析结果进行了验证。结果表明,V2时-频反应谱(V2TFRS)和累计动能曲线均可用来研究脉冲型地震动的动力特性。潜在破坏能(PDE)将所选地震动特性与所分析的结构特性结合起来,有效地反应地震动的工程特性,能够定量地预测地震动潜在破坏性大小。

马氏距离判别法对边坡潜在破坏类型分析——以某石灰石矿山为例

距离判别法在社会科学领域得到了广泛的应用,近年来在岩土工程领域进行了一些尝试。岩小明、周成豪等应用马氏距离判别法基于岩体抗压强度、边坡结构面倾角、结构面和边坡位置关系、岩体结构类型、岩体或结构面抗剪强度、边坡高度和边坡角对23露天矿边坡破坏类型研究,发现有其良好的相关性,得到三种破坏类型的判别函数。本次利用周成豪(2020)建立的判别函数对丽江古城某石灰石矿山边坡破坏类型进行检验,并采用Monte Carlo进行二维结构面网络模拟及迪杰斯特拉(Dijkstra)算法搜索边坡破坏类型进行对比。发现两者判断结果对边坡整体破坏类型具有较好的一致性,但J3节理结构面判别可能发生平面滑动破坏与沿层面、J1、J2节理发生折线滑动破坏不一致,表明边坡破坏的复杂性及马氏距离判别法的适用性还需要加强。

脉冲型地震动潜在破坏势参数的相关性分析

为了在众多参数中挑选其中最有代表性的参数,来解释和反映脉冲型地震动对结构的潜在破坏能力,以338条脉冲型地震动记录作为研究对象,分析地震动参数与中低层结构响应的相关性。选取了14个常用地震动参数,对各地震动参数之间的相关性进行分析,从中选出7个代表性地震动参数;并将脉冲型地震动输入中低层结构模型中计算结构响应,分析代表性地震动参数与结构响应的相关性,与基于非脉冲型地震动的相关性计算结果进行对比。选用了3层和7层2个RC框架结构作为中低层结构代表,其基本周期为0.62s和0.89s。结果表明:对于脉冲型地震动,对于3层结构时与结构响应相关性最好的为EPV,对于7层结构时与结构响应相关性最好的为PGV,因此可以用PGV和EPV作为表征脉冲型地震动对中低层结构潜在破坏能力的参数;而对于非脉冲型地震动,与结构响应相关性最好的参数为PGV,可以用PGV作为表征脉冲型地震动对中低层结构的潜在破坏能力的参数。因此,通过地震动参数来解释和表征脉冲型地震动对结构的破坏能力是可行的。

估计和比较地震动潜在破坏势的综合评述

如何估计和比较地震动对结构的破坏作用 ,一直是国内外抗震研究中一个至关重要的问题。本文主要篇幅用于介绍这一领域迄今所取得的成果并作了简单的评述 ,并在此基础上 ,提出了一种可用来比较地震动潜在破坏势的综合评估法。提出该方法的目的并不在意去确定什么量更能代表地震动的潜在破坏势 ,而只是在考察现有的各种被认为能代表地震动的潜在破坏势的各种参数基础上 ,考虑采用什么方法才能更合理地判定和比较地震动的潜在破坏势。为此本文将通常被作为地震动潜在破坏势的地震动参数分成两类 :一类为直接由地震动本身得到的参数 ,另一类为地震动通过结构反应得到的参数 ,并分别对此进行了讨论和分析 ,在此基础上得出了一种在目前可认为是研究地震动潜在破坏势较为合理的方法———地震动潜在破坏势综合评价法。

砌体结构的地震动潜在破坏势研究

为了研究地震动参数和砌体结构在地震作用下反应的相关性,将15个地震动参数按特性(峰值、频率、持时和能量)分成四类,将地震记录按地震动三要素(峰值、频率、持时)分成三组,求出每组记录作用下砌体结构的延性系数,计算出各个参数值和延性系数的相关系数,比较分析这些相关系数可以发现:有效峰值加速度能够体现地震动对高层砌体结构的潜在破坏势;地震动峰值加速度能够非常好的表征对短周期脆性结构的破坏势;能量参数对低层砌体反应存在一定相关性;持时参数和砌体结构的反应没有关联.

利用P波参数阈值实时估算地震预警潜在破坏区范围

由于传统的潜在破坏区范围估算方法只能在已获取到震中位置和地震事件结束后才能产出,且往往需要数分钟的耗时,其实时性已无法满足地震预警要求。因此,为了快速产出潜在破坏区范围估算结果并将其用于预警,本文采用了一种结合现地预警技术和区域预警技术、基于预警参数(位移幅值P_d和特征周期τ_c)阈值的实时潜在破坏区范围估算方法。首先利用国内地震事件(4.0≤MS≤8.0)的记录数据和日本强震动观测事件(6.5≤MJ≤8.0)的数据拟合出特定的适应于我国的参数关系式,包括τ_c与震级M的相关性、P_d与峰值速度PGV的相关性以及P_d与τ_c和震源距R的相关性;其次,根据最小震级(M_S6.0)和仪器烈度(Ⅶ度)定义相应的参数阈值(P_d=0.1 cm和τ_c=1.1 s);最后,利用已有的3次破坏性地震事件数据开展线下模拟,对该方法的适应性和时效性进行了验证。结果表明,对于2013年M_S7.0四川芦山和2014年M_S6.5云南鲁甸两次中强地震,震后约10 s即可获取到比较稳定的潜在破坏区范围估计结果;而对于2008年MS8.0汶川特大地震,在其记录台站分布密度不高的情况下,震后40 s左右的估算结果始呈稳定状态。

高幅值地震动参数及其潜在破坏势

为研究高幅值地震动特性与影响,并针对该类地震动改进设计谱,统计了20次地震中60条满足PGA≥1 g、PGV≥100 cm/s、PGD≥100 cm三个条件之一的地震动记录,并计算相关参数.首先综合之前提出的与地震动特性相关的破坏势评价标准,采用因子分析法对各评价标准进行降维,得到新的综合因子,实现原始变量整合与简化,并对综合因子的物理意义给出解释.同时计算了高幅值地震动记录的特征周期和最大规准谱谱值,比较与现有规范给定值的差异,针对该类特殊地震动发生的可能性,为设计谱的完善提出建议.

金堆城露天矿节理裂隙调查及边坡潜在破坏模式研究

在现场踏勘和钻孔资料分析的基础上,选择了多条有代表性的详细线,在金堆城露天矿边坡开展了节理裂隙调查与分析工作。利用玫瑰花图和施密特投影等密度图,重点分析了各详细线和各帮边坡的节理裂隙产状分布规律;结合边坡产状、岩体摩擦角及各详细线处的地质情况,对边坡松动岩体潜在的破坏模式进行了研究,并给出了支护建议。研究为岩体质量分级和凹陷露天矿边坡形状优化提供了重要的参考依据。

基于地震预警参数阈值评估内蒙古地区地震潜在破坏区

利用内蒙古地区测震台网记录到的地震波形数据,基于地震预警参数阈值(特征周期τ_(c)和位移幅值P_(d))开展评估内蒙古地区中强地震潜在破坏区范围的研究。按照一定的筛选条件进行筛选后,拟合出适合内蒙古地区的τ_(c)与震级M_(L)、P_(d)与τ_(c)和震源距R的统计关系式;根据现有地震事件的最大震级,得到仪器烈度为Ⅳ度、震级M_(L)=5.0时对应的参数阈值为P_(d)=0.1075cm和τ_(c)=0.686s。最后对近年来内蒙古境内2次中强地震开展线下模拟,结果表明该方法需要台网具有一定密度,如能均匀分布,效果更好,否则会出现结果仅由经验关系式决定、而实际观测值没有发挥作用的问题。

2021年2月13日日本福岛M_(j)7.3级地震潜在破坏区快速估计

基于2021年2月13日日本福岛M_(j)7.3级地震加速度记录,离线模拟了阈值预警方法在此次地震中快速估计潜在破坏区的表现。结果显示,该方法能够在台站P波触发后3s就快速对台站及其周边区域进行地震破坏性判断,同时估计的潜在破坏区域也基本与美国地质调查局(USGS)ShakeMap震后实测VII度以上区域吻合,展示了该方法在此次地震中运用的可行性;然而该方法没有对处在震后实测VII度以上区域内的宫城县南部沿海以及福岛县小部分东北区域给出准确的潜在破坏区判断,这一估计偏差为该方法的适应性研究以及下一步优化提供了参考。

基于阈值预警的2022年1月8日青海门源M_(s)6.9级地震潜在破坏区估计

为了评估基于阈值的地震预警方法在2022年1月8日青海门源M_(s)6.9级地震中估计潜在破坏区的表现并初步探索将烈度计用于地震预警的可行性,文中使用在此次地震中由烈度计记录的加速度数据进行离线模拟。该方法通过台站观测数据的特征周期参数τ_(c)、幅值参数P_(d)与预先设定的阈值进行比较并使用预测方程进行计算2个方面同时对地震的破坏情况进行评估。根据此次离线模拟的结果显示,使用该方法可以实现在台站触发3 s后快速对地震的破坏情况进行判断,通过与中国地震局公布的震后烈度图对比发现,该方法预测出的潜在破坏区范围也基本与烈度图中Ⅶ度以上的区域重合,这表明该方法在应用到此次地震中进行地震预警时具有良好表现,并体现了烈度计在应用于地震预警中的可行性;然而从最终的结果来看,在Ⅶ度区内仍有2个警报级别为1的台站并且潜在破坏区在沿地震破裂的方向上还存在着低估的现象,这些偏差为该方法和烈度计在用于地震预警方面的适用性及未来的改进方向提供了一些参考。

生态环境潜在破坏研究综述

生态环境的潜在破坏是指在各种因素条件下，有可能产生的破坏。通过对生态环境的潜在破坏研究，可以在一定程度上进行积极预防，以减少损失。本文对生态环境潜在破坏从以下几方面进行研究：指标选取方法、指标权重的确定方法、潜在破坏程度的确定方法及等级划分、制图研究以及其他方面。

地震作用下边坡潜在破坏面预测研究

实际边坡在地震作用下的潜在破坏面往往并不是预先可以确定的。本文利用时程分析法对地震作用下的均质土坡和顺层岩质边坡进行动力响应分析,以地震波正向峰值时刻和震后瞬间所对应的塑性云图作为研究依据,利用极限平衡法对理想弹塑性边坡的安全系数Fs×(1+5%)范围及其对应的潜在圆弧破坏面范围和塑性区之间的关系进行研究。最终发现对于均质土坡而言,地震波正向峰值时刻和震后瞬间安全系数Fs×(1+5%)所对应的潜在圆弧破坏面范围以及所对应的塑性贯通区具有相似的区域;对于顺层岩质边坡,地震波正向峰值时刻和震后瞬间安全系数Fs×(1+5%)所对应的潜在直线破坏面范围集中在岩层交界面附近,而且两个时刻所对应的潜在破坏面范围十分接近。

饱和珊瑚砂体应变发展模式与预测模型试验研究

珊瑚砂具有较好的排水条件,地震、波浪荷载作用下饱和珊瑚砂产生的排水变形易引起海床和附近结构物的破坏。利用GDS循环三轴仪,针对南沙岛礁饱和珊瑚砂试样进行了一系列循环排水加载试验,以探究细粒含量FC、相对密度D_r及循环应力比CSR对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验结果表明,饱和珊瑚砂的累积体应变ε_(vp)的发展速率和变形程度随FC、CSR的增大而增大,随D_(r)的增大而减小。饱和珊瑚砂ε_(vp)-N关系曲线呈现出循环平稳和循环蠕变两种发展模式。引入潜在破坏系数DP表征FC对ε_(vp)发展模式的影响,建立了DP×CSR-D_(r)框架的饱和珊瑚砂体应变发展模式评价方法。为表征FC及D_(r)对饱和珊瑚砂ε_(vp)-N关系曲线的影响,引入了骨架孔隙比e_(sk)*,发现两种发展模式下ε_(vp-s)与e_(sk)*均存在良好的相关性,遂建立了排水循环加载条件下饱和珊瑚砂的体应变发展模型,可以较好地预测饱和珊瑚砂的累积体应变发展规律。

基于砌体结构破坏损伤的地震烈度物理标准研究

为了研究基于砌体结构破坏的地震烈度物理标准,将15个地震动参数按属性(峰值、频率、持时和能量)分成4类,将地震记录按地震动三要素(峰值、频率、持时)分成3组,求出每组记录作用下砌体结构的延性系数,计算出各个参数值和延性系数的相关系数,比较分析这些相关系数发现地震动峰值加速度、有效峰值加速度、地震动输入能量和滞回耗能都能表征地震动对砌体的破坏势,并且这4个参数都和烈度有很好的相关性,可以作为烈度的物理标准。

基于RC框架结构破坏损伤的地震烈度物理标准研究

为了研究基于钢筋混凝土框架结构破坏损伤的地震烈度物理标准,将15个地震动参数按特性(峰值、频率、持时和能量)分成4类,将地震记录按地震动3要素(峰值、频率、持时)分成3组,求出了每组记录作用下RC结构的破坏指数,计算了各个参数值和破坏指数的相关系数．比较分析这上述相关系数发现:ap、vp、vps、dps、Ein、Eh能够部分或全部地表征地震动对RC结构的潜在破坏势,其中ap、vps、Ein、Eh这4个参数都和烈度有很好的相关性,可以作为烈度的物理标准．

基于声发射的含瓦斯煤试件失稳破坏预测研究

基于岩石破裂损伤理论和气固耦合方法,利用RFPA2D数值模拟系统,对含瓦斯煤试件在破裂过程中声发射(AE)的分布特征进行了研究,并结合AE在时间和空间上的分布特征对失稳破坏区域进行预测。研究表明:含瓦斯煤试件在形成宏观破坏发生失稳前都有明显的声发射前兆,利用声发射在时间上的分布特征可对失稳破坏做出提前预警,利用由拉应力作用产生的声发射前兆信息在空间上的分布特征,可对裂纹的起裂区域做出较准确预测;能为含瓦斯煤体失稳破坏的防治及声发射监测技术在煤矿的应用提供理论基础,具有一定的理论和现实意义。

高边坡土体强度参数对设计坡比的影响及不同填土接触面与潜在滑动面之间的关系

对于民航机场这样的高边坡填方体无论是地基建设常用的粗颗粒土还是细颗粒土,其强度参数和填方体的围压都有着明显的非线性关系。分析了高填方边坡的各区域的围压大小,按照围压大小区域的划分得出了各区域的非线性强度参数,计算出在满足安全系数前提下的最佳坡比。发现按照非线性强度参数得到的坡比明显小于常规计算得到的坡比,地基建设所用的填方料显著减少。另一方面机场高填方地基的道槽区和土面区常用的碎石土和黏性土的渗透率等各方面性质有着很大的差别,会给边坡的稳定性带来影响。分析了在不同坡比、气候条件、地下水位线高度下的边坡潜在的滑动面和碎石土和黏性土接触面之间的关系后发现,高边坡潜在的破坏面总是倾向于在碎石土和黏性土的接触面上,所以在进行高边坡的稳定性防护工作时应尤其注意两种土体接触面之间的防护工作。

压缩空气储能电站隧道式地下硐库潜在失稳模式研究

随着新能源的迅猛发展,不同于传统隧洞工况的压缩空气储能电站地下硐库存在上覆岩体稳定性问题,其潜在失稳模式亟待研究。采用Mohr-Coulomb强度准则,基于岩体极限应力场,同时考虑张拉和剪切破坏2种模式,将浅埋隧道式岩石内衬硐室潜在失稳模式归结为一簇常微分方程组的初值问题,并给出了求解方法。与物理模型试验结果对比分析,验证了方法的可靠性。并研究埋深、硐径、地应力系数以及内摩擦角对失稳形态的影响,结果表明地应力系数和内摩擦角影响较大,最大水平地应力方向垂直于隧道式硐室轴线更利于上覆岩体稳定。另一方面,内摩擦角对失稳形态的影响依赖于地应力系数,当地应力系数小于1时,内摩擦角越小潜在破裂面越接近水平方向;地应力系数等于1时,内摩擦角几乎无影响;地应力系数大于1时,内摩擦角越大潜在破裂面越接近水平方向。鉴于此,硐室布置、埋深和硐径设计应综合考虑地应力和内摩擦角影响。最后,将潜在破坏面形态进行简单的几何参数化,给出几何参数与地应力系数和内摩擦角的对应关系,以供工程设计参考。在破坏模式上,地应力系数较小时,潜在破裂面为张拉–剪切复合模式,张拉区域位于靠近硐壁和地表位置;地应力系数较大时,则为剪切破坏。

最不利设计地震动研究

实际记录到的真实地震动在工程结构的抗震研究、分析和设计中往往作为一种施加到结构上使结构振动 ,直至破坏的地震荷载 .如何合理选择真实的地震动记录作为研究结构地震反应的输入 ,一直是国内外抗震研究和设计中引人关注的重要问题 .本文首先提出了最不利设计地震动的概念 ;然后在收集到的国内外 5 0 0 0余条被认为有重要意义的地震动记录基础上 ,利用综合估计地震动潜在破坏势的方法 ,对 4种场地类型分别给出了长周期、短周期和中周期结构的国内外最不利设计地震动 ;最后通过几类不同结构的地震反应分析 ,初步验证了本文所确定的最不利设计地震动的可靠性和合理性 .