确定性地震动空间差异对重力坝地震响应影响研究

针对高坝-地基体系地震响应分析对空间差异地震动场的需求,在波动输入模型基础上引入地震波组合效应提出确定非一致地震动场模型。该模型从地震动场形成的物理机制出发,以模拟确定性地震动空间差异为目标构建非一致地震动场。随后以确定非一致地震动场和波动输入对应地震动场为基础,采用重力坝算例研究确定性地震动空间差异对结构地震响应的影响。结果显示,相对于波动输入模型,确定非一致地震动场模型可在内蕴多点多维地震动相关性基础上模拟地震动的时间滞后、复杂幅值变化、时程形状差异等宏观空间差异特征。与波动输入地震动场相比,确定非一致地震动场引起重力坝坝踵主拉应力峰值增加的算例占比66.4%,引起下游折坡主拉应力峰值增加的算例占比76.7%。在主拉应力峰值平均值方面,确定非一致地震动场引起坝踵和下游折坡处的最大增幅分别为25.3%和46.4%。考虑工程安全,高坝-地基体系的非一致地震响应分析须全面考虑确定性地震动空间差异的影响。

地震动空间差异对沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统响应影响研究

地震动的空间差异性往往对结构-地基系统的响应具有显著影响。从地震动差异形成的物理机制出发,基于二维设计地震动确定入射P波、SV波时程,在波动输入模型基础上引入地震动组合效应构建了空间非一致地震动场,建立了空间差异地震动的波动输入模型。进一步研究了地震动场空间一致输入和非一致输入下沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统的地震响应。结果表明,非一致地震动场输入模型获得的地表自由场控制点位移水平和竖直分量均与设计地震动吻合良好,能够在考虑地震动空间相关性基础上模拟地震波传播的时间滞后、幅值变化和时程形状差异等空间差异特征。与一致输入相比,非一致输入下覆盖层建基面水平向和竖直向加速度分布方差最大增大341%和50%。地震动的空间差异引起心墙竖向应力和剪应力峰值最多增加198%和51.9%。坝顶加速度和永久变形平均值均有所增加,最大结果分别增加25.53%和13.06%。传统的一致波动输入方法可能会低估结构地震动响应,分析沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统的地震响应有必要考虑地震动的空间差异性。

合成地震动空间相干性的震源机制影响

地震动的空间相干性是构建大跨度空间结构的多点地震动输入的关键环节。但由于大震近场地震动记录的匮乏,使得研究地震动空间相干性中的震源影响较为困难。本文基于地震动合成的运动学模型,合成由不同震源机制引起的地震动场,并借助Loh模型对合成地震动场的相干系数进行拟合,分析震源机制变化对地震动空间相干性的影响规律。研究表明:合成地震动场的相干系数,随两点间距离、频率的增加而降低,与基于密集台站记录的地震动空间相干性的普遍认识相符,表明用合成的地震动场研究空间相干性是可靠的。断层走向、倾角和滑动角中,断层走向与倾角对空间相干性影响较为显著且表现出一定规律性,滑动角对相干性的影响显著且有明显规律性。

农户资本投入不确定性对粮食产量影响的空间差异分析

农户资本投入行为的实质是农业资源在供给侧的重新配置,农户投资决策对我国粮食安全和农业现代化发展举足轻重。为了合理配置稀缺的农业资源、提高农民收入,保障我国粮食安全,本文利用2004—2014年的平行数据并建立双函数模型,将粮食产量分为趋势产量和波动产量两个部分。从农户角度分析资本投入不确定性对粮食产量影响的空间差异。研究结果表明,农户总体资本投入不确定性在东中西三大地区对粮食产量的影响存在显著的空间差异,相同的资本投入类型在不同的区域也存在较大的空间差异。

基于地震属性差异的地层空间转换函数计算方法

地震数据是一个空间变化关系的数据载体,反映了地质体空间的变化特征。在已知地震数据的前提下,如何发现地质储层空间变化规律是石油精细储层研究的一个重要问题。通过对地层空间转换函数的研究,提出了基于地震属性差异的地层空间转换函数计算方法。通过模型测试及实际应用分析,基于地震属性差异方法计算地层空间转换函数建立的地质孔隙度模型精度较高,其稳定性也较好。该方法作为地震信息驱动的确定性建模方法的核心,有效应用该转换函数可以更精确进行油气资源的储层表征,对地质建模意义重大。

基于强地震动物理模拟的车-轨-桥系统动力响应

为探讨近断层区域高速铁路桥上车-轨-桥系统的地震响应特征,以一拟建大跨度高速铁路桥梁为例,利用震源-传播途径-场地条件一体化的强地震动模拟方法,模拟桥址周围活断层引起的地震动场,并作为输入分析该车-轨-桥系统的动力响应,同时与该桥址处实测地震动输入下的动力响应作对比。结果表明:震源-传播途径-场地条件一体化的强地震动模拟方法能够模拟台站处的地震动幅值和波形特征,特别是在速度时程中体现长周期脉冲成分,体现近断层区域地震动的空间差异;相比于实测地震动,模拟地震动对系统各部件的位移差和加速度的影响更大。车体横向加速度对地震动输入更为敏感。

不同地震作用输入模式的跨断层桥梁地震反应分析

大地震在近断层场地产生强烈地震动的同时,还会由于断层错动直接导致基岩甚至上覆土层破裂,在断层两侧产生显著差异性永久位移,造成位于断层附近或跨越断层的工程结构破坏。因此,跨断层桥梁面对的地震作用是断层两侧桥墩处场地的不同地震动,包括存在永久性位移的地震动。本文以垂直跨越走滑断层的多跨简支梁桥为例,基于OpenSees有限元模拟平台建立了桥梁结构的三维计算模型,计算分析了不同地震作用输入模式下桥梁结构的地震反应及其差异。考虑的地震作用模式包括:(1)断层两侧场地的地震作用视为相同的无永久位移的地震动,即无永久位移的一致地震动作用模式;(2)断层主动盘一侧场地的地震作用具有永久位移地震动,被动盘一侧采用无永久位移地震动,即具有永久位移的非一致地震动作用模式;(3)在断层主动盘一侧场地以静力方式施加断层错动位移,而被动盘一侧场地固定不动,即断层错动位移静力作用模式。计算结果分析表明,不考虑永久位移的一致地震动作用模式的地震动输入会导致严重低估桥梁反应计算结果,这也说明地震动的断层两侧永久性位移差异会显著增大桥梁结构反应;而一致地震动作用叠加断层错动永久位移静力作用的结果与非一致地震动作用模式的结果非常接近。为此,在某种程度上说,跨断层桥梁结构地震反应可采用一致地震动作用叠加断层错动位移静力作用的桥梁结构反应来近似模拟。

上海地表湿润度变化特征及成因分析

基于上海11个气象站历史气候数据，利用湿润指数分析了1960～2008年期间上海地表湿润度的时间变化特征和空间分布差异，并对其变化原因和不确定性进行探讨。结果表明，过去49年间，上海地表湿润度在1990s最高，而在1960s最低；湿润度在夏季显著增加，而在秋季显著减小。上海湿润度在空间分布上表现为南部高于北部，整个上海湿润度在过去49年间总体都呈增加趋势，且东部增加多于西部。上海湿润度变化主要受降水量和潜在蒸散量的影响，日照时数、气温日较差和平均地温通过对潜在蒸散的影响，从而都与湿润指数显著负相关。上海潜在蒸散的变化与其它研究中关于城市化对实际蒸散的影响结果不一致，评估城市和城镇地区地表湿润度，还有待建立更完善的湿润度指标。