土工环剪仪的开发及其应用研究现状

在回顾国内外有关土工环剪仪研发及其应用研究工作的基础上,介绍了环剪试验设备的开发历程以及当今国际上对环剪试验系统研制方面的最新进展。总结了环剪仪在土工研究工作中的应用情况以及新的试验方法和测试技术等。着重阐述了利用环剪试验在对土峰后应变软化现象与残余强度分析、土的剪切带形成机制试验研究、地质灾害成因机制分析以及土工合成材料界面抗剪强度测定等方面研究中的主要内容、方法和成果。

屈曲约束支撑体系的应用与研究进展(Ⅰ)

屈曲约束支撑框架体系(BRBF)是新近发明并逐渐得到应用的一种抗震框架体系。因为屈曲约束支撑(BRB)在受拉和受压时都可屈服而不屈曲,因此克服了传统支撑体系的缺点。本文分两部分,第一部分主要介绍其基本原理和各组成部分的概况、BRBF的特点,还简要介绍了该体系在各国家和地区应用和研究的进展情况。

地球重力场模型研究进展和现状

首先回顾自1966年以来国内外基于传统重力测量技术建立的地球重力场模型。其次,介绍国际基于CHAMP实测数据建立的全球重力场模型。在重力场长波部分,EIGEN-CHAMP03S和EIGEN-3P模型符合较好;在中长波部分,EIGEN-1S、EIGEN-2、EIGEN-3P和EIGEN-CHAMP03S模型的符合性趋于一致。最后,介绍国内外已公布的GRACE卫星重力模型。由于GGM02S和WHIGG-GEGM01S模型采用的卫星观测值数量近似相等,因此二者精度符合较好;由于采用CHAMP、GRACE、卫星测高和地面重力的联合观测数据,EIGEN-CG01C、EIGEN-CG03C、EIGEN-GL04S1和EIGEN-5C模型精度均分别高于EIGEN-GRACE01S、EIGEN-GRACE02S、GGM01S、GGM02S、WHIGG-GEGM01S等GRACE-only模型。

青藏高原复杂地表能量通量研究

“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究”(GAME/Tibet)和“全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验研究”(CAMP/Tibet)的加强期观测和长期观测已经进行了9年多,并且已取得了大量的珍贵资料。首先介绍了GAME/Tibet和CAMP/Tibet试验的情况,并利用观测资料给出了局地能量分布(日变化和月际变化)特征。复杂地表区域能量通量研究是青藏高原地气相互作用研究中的重中之重。卫星遥感的应用成为解决这一问题,即实现GAME/Tibet和CAMP/Tibet试验主要初衷的必不可少的手段。利用卫星遥感观测(Landsat-7ETM)资料结合地面观测的方法,计算得到了相关地区非均匀地表区域上的地表温度、地表反射率、标准化差值植被指数(NDVI)、校准的调整土壤植被指数(MSAVI)、植被覆盖度和叶面指数(LAI)及能量平衡各分量(净辐射通量、土壤热通量、感热和潜热通量)的分布图像,所得结果基本可信。为了得到整个青藏高原复杂地表的热通量分布,中国科学院青藏高原研究所正在与其他研究单位一起建立青藏高原地表和大气过程监测系统(MORP)。最后介绍了该监测计划和已建立的3个综合观测研究站及如何利用建立的台站把站点观测的热通量推广到整个青藏高原的途径。

屈曲约束支撑体系的应用与研究进展(Ⅱ)

屈曲约束支撑框架体系(BRBF)是新近发明并逐渐得到应用的一种框架体系。因为屈曲约束支撑(BRB)在受拉和受压时都可屈服而不屈曲,因此克服了传统支撑体系的缺点。第二部分简要介绍了SEAOC-AISC提出的反复加载试验要求,介绍了BRB各组成部分、BRB构件本身及BRBF体系的性能,以及BRBF的设计方法。

基于“3S”技术的村镇住宅洪灾脆弱性曲线研究

脆弱性曲线常用来表示各类承灾体的洪灾损失率与洪水特征之间的关系,是洪灾风险评价方法中的关键部分。为了构建村镇住宅洪灾脆弱性曲线,以2010年永吉县口前镇洪灾为案例,根据抽样理论运用GPS技术开展了村镇住宅洪灾损失的实地调查;运用RS技术和GIS技术提取出洪水淹没水深用以补充未调查房屋的淹没水深数据;采用回归分析方法建立了各类平房住宅水深-损失率之间的关系,用以表征脆弱性曲线。结果表明:居民住宅的洪灾损失率与水深高度相关,且在同一淹没水深下,平房住宅的使用时间越长损失率越大。脆弱性曲线的建立为计算洪灾潜在损失和区域防灾减灾提供了依据。

Improved-GRACE卫星重力轨道参数优化研究

基于改进的半解析法,利用激光干涉系统星间速度误差、GPS接收机轨道位置误差和轨道速度误差以及加速度计非保守力误差影响累计大地水准面的联合误差模型,开展了我国Improved-GRACE卫星重力测量计划轨道参数的优化选取论证。模拟结果表明:1)在300阶处,基于350km轨道高度估计累计大地水准面的精度为3.993×10-1m,基于300km和250km轨道高度估计精度分别提高了8.770倍和77.145倍,基于400km和450km轨道高度估计精度分别降低了8.718倍和75.307倍;2)基于50km星间距离估计累计大地水准面的精度为3.993×10-1m,基于110km和220km星间距离估计精度分别降低了1.259倍和1.395倍;3)我国将来首颗Improved-GRACE重力卫星的平均轨道高度和平均星间距离设计为350km与50km较优。

库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制研究

库岸深层老滑坡在季节性降雨和周期性库水位变动联合作用下往往表现出间歇性复活特征。在这一复活过程中,滑动期与间歇期交替出现,滑带土经历不同速率的剪切和不同时长的固结。从滑动期内残余强度的剪切速率效应、间歇期内峰值抗剪强度的恢复特征以及间歇期过渡到滑动期的孔隙水压力触发过程3个方面着手,建立了描述库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学方程。塘角村1号滑坡滑带土试样的环剪试验结果显示:残余强度在较小速率范围内表现出负速率效应,而当剪切速率达到一定值后残余强度不再减小,且有微弱增长趋势;峰值强度在短时间内有较明显的恢复,但在较小位移后衰减至残余强度;孔隙水压力触发剪切破坏的发生滞后于所施加的水压力,这一滞后过程为孔隙水压力的扩散过程。基于试验成果,根据所建立的动力学方程,对库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制进行了讨论,从而为此类滑坡的预测和防灾减灾提供有价值的参考。

高速远程地震黄土滑坡发生机制试验研究

1920年海原大地震触发了多处典型高速远程地震黄土滑坡,本文在对西吉党家岔滑坡进行野外调研的基础上,采集了具有代表性的滑带土作为试验样品,以1940年5月18日美国帝国谷强震记录作为波动输入,利用DPRI环剪试验机,对该滑坡的发生机制进行了一系列环剪试验研究。结果表明,地震发生时,坡体潜在滑面的滑带土在强震作用下发生的"滑动面液化"(Sliding surface liquefaction)现象是导致高速远程滑坡形成的一个重要因素。伴随着"滑动面液化"过程,滑体产生了逐渐增大的剪切位移及孔隙水压力(地震力作用结束瞬间已分别达到2.03m及104kPa),并获得了较大的速度,为高速远程滑坡的发生提供了条件。

汶川地震高速远程滑坡机制实验研究

汶川大地震触发了多处高速远程滑坡,导致了大量的人员伤亡及财产损失。其中,东河口滑坡是这次地震触发的最为典型的高速远程滑坡之一,同时也是目前备受关注、争论颇多的滑坡之一。野外调研结果表明,该滑坡的成因和动力特征主要包括震裂溃屈、水平抛射、碎屑流化和振动液化等4个方面。为了对该滑坡滑动过程中的振动液化这一动力特征进行模拟再现,在东河口滑坡体上采集了具有代表性的滑带土作为试验样品,并以该地震时的实测地震波作为动力输入,利用目前国际上最先进的DPRI环剪试验机,对滑坡滑动过程中的振动液化现象进行了一系列环剪试验研究。结果表明,地震作用过程中,发生在滑坡潜在滑面上的振动液化现象是导致高速远程滑坡产生的一个重要因素;伴随着振动液化过程,滑体的剪切强度迅速降低并产生逐渐增大的剪切位移,为高速远程滑坡的形成提供了条件。

国际火星探测计划进展和中国火星卫星重力测量计划研究

介绍国际火星探测计划和基于国际火星探测数据建立的火星重力场模型,阐述SGG-Doppler-VLBI跟踪观测模式的测量原理和优点,并建议中国将来首期火星卫星重力测量计划采用SGG-Doppler-VLBI观测模式和静电悬浮重力梯度仪。

AMD控制结构地震反应的试验研究

采用二次型调节器（ＬＱ）和Ｈ∞两种算法设计了主动质量控制器（ＡＭＤ）的控制策略，并利用该控制策略对ＡＭＤ控制结构地震反应进行了试验研究，试验中分别对模型输入了不同频谱成分的地震波。通过试验，研究了ＡＭＤ控制高层建筑地震反应的可行性，并比较了两种控制策略控制结构地震反应的特点。

星间距离影响GRACE地球重力场精度研究

利用改进的能量守恒法,基于不同星间距离反演了120阶GRACE地球重力场。模拟结果表明：第一,基于相同的GRACE核心载荷精度指标反演长波（L≤20阶）地球重力场时,随着星间距离逐渐增大（110330 km）,累计大地水准面的精度依次提高。在20阶处,基于110 km星间距离反演精度为0.052 cm,基于220 km和330 km星间距离反演精度分别提高了1.156倍和1.209倍。第二,当反演中波（100≤L≤120阶）地球重力场时,在120阶处,基于110 km星间距离反演精度为13.052 cm,基于220 km和330 km星间距离反演精度分别降低了1.327倍和1.970倍。第三,星间距离设计为220±50 km可有效抑制由于星间距离选取不当而导致的长波和中波地球重力场精度的降低。

强降雨下无黏性土坡破坏的影响因素试验研究

利用自行研制的室内水槽模型试验系统,对日本#6,#7和#8硅砂试样开展了固定降雨强度(90 mm/h)下诱发无黏性土坡破坏的模型试验;描述了强降雨条件下无黏性土坡的破坏过程,探讨了坡体厚度、前缘卸荷、土样颗粒尺寸及细颗粒含量对破坏过程的影响规律,分析了土坡破坏过程中的孔隙水压力响应特征。结果表明:①在持续强降雨作用下,无黏性土坡的破坏过程可分为3个阶段,即入渗、初始破坏与主要破坏阶段。②主要破坏阶段拉裂缝自坡脚向坡体中部、坡肩及坡顶渐次出现,且破坏模式受土颗粒尺寸和细颗粒含量的控制,控制机制为土体剪胀效应的强弱。③坡体厚度越小,其破坏过程的持续时间越短,但滑动距离和速率也将越小;前缘卸荷可加速土坡的破坏,并使其具有更长的滑动距离和更大的滑动速率。④当饱和土坡加速变形时,滑动面处会产生超静孔隙水压力,进而诱发突然滑动。与此同时,滑动面处的孔隙水压力由于坡体厚度减小和剪胀效应的发生而急剧降低。

汶川地震断裂作用研究新认识

2008年汶川地震后,人们不得不思考问题是：大地震是如何发生的？下一次大地震什么时候发生？也就是涉及地质学家和地球物理学家一直未解决的科学问题：断层是如何破裂的？震后断裂是如何愈合的？我们试图通过对汶川地震断裂带结构、断裂摩擦行为和断裂愈合过程的研究来回答这些问题。本文将介绍通过对地表露头和汶川地震断裂科学钻探一号孔（WFSD）岩心中汶川地震主滑移带的详细研究,以及钻孔中长期温度监测来分析有关汶川地震断裂动态弱化和摩擦行为,并结合钻孔中长期水文监测计算所得断裂带渗透率变化,分析震后断裂愈合过程,进而探讨和认识汶川地震断裂作用所涉及的上述问题。经过详细研究,确定了汶川地震断裂带（映秀—北川断裂带）宽105~240 m、具有五个不同断裂岩组合的内部结构,是一条经常发生大地震、具多种弱化机制的断裂带;发现了汶川地震不仅具有同震石墨化作用,而且测量到目前世界上最低的动态摩擦系数（≤0.02）,同时首次记录到大地震后断裂快速愈合信息。这些研究结果不仅直接回答了一直困扰在地震地质和地震物理学领域几十年的关键问题,而且对完善地震断裂理论和认识汶川地震机制具有极其重要的意义,为防震减灾提供了理论依据。

倾斜液化场地桩基地震响应离心机试验研究

倾斜液化场地中群桩地震响应受液化土层侧向流动和桩土相互作用影响和控制,故倾斜液化场地中桩基抗震性能问题是一个极其复杂问题。基于动态土工离心机试验来探讨考虑倾斜液化土侧向流动特点的群桩地震响应规律。试验设计不同地震强度下2个50g典型土工离心模型试验,以研究倾斜液化场地中桩土加速度、位移、桩身弯矩和土体超孔隙水压力响应特性。试验提出倾斜饱和土层的制备方法,再现倾斜液化场地中桩基础在强震作用下的破坏程度、状态和机制,并进一步对比分析试验结果,取得较好的成果,此为倾斜液化场地桩基础的抗震设计提供可靠依据,对确保液化场地桩基础的抗震稳定性和安全性具有重要意义。

乘性误差模型平差理论研究进展概述

传统的测量平差理论是在加性误差模型基础上发展起来,其测量误差的统计特性与模型待估参数无关。然而,现代对地观测技术已经清楚表明,测量随机误差由独立于测量值的加性误差和与之观测值真值成比例的乘性误差两部分组成。理论上,传统的大地测量平差理论与方法已不能满足现代对地观测中处理乘性或者加乘性混合随机误差的需要。本文概述了国内外乘性随机误差模型的理论与应用研究成果,总结了该模型的参数估计,单位权中误差估计及其精度评定方法,并对今后的研究简列浅见。

强震动条件下的桩土相互作用动态土工离心试验研究

基于动态土工离心模型试验来研究强震动条件下液化土同桩基础的相互作用问题。设计了4个典型土工离心模型试验来研究桩土的加速度、位移等地震响应特性,再现了位于液化土地基上的实际桩基础在大地震下的破坏程度、状态和机制,并进一步对比分析试验结果,取得了较好的成果,为桩基础的抗震设计提供了可靠依据,具有重要意义。

基于常时微动观测的呼和浩特市区地基土振动特性及分类研究

以呼和浩特市区地基土为研究对象,实施线状样点常时微动观测,从而掌握了观测场地的振动特性及其空间变化规律.同时,以观测到的卓越周期为基础,通过经验性分析法,划分了观测地区地基土种类.研究结果表明,研究区地基土卓越周期为0.21～1.25s,从北部往南逐渐增大然后变小,从城市中心偏西南部地区的卓越周期最大,推定的地基土分类为以异常松软而很厚的土为主,往北靠近大青山地区的地基土呈现逐渐变硬的趋势.该研究成果可为呼和浩特市区城市规划、土地利用、工程抗震及震害预测提供参考.

土质滑坡坡表倾斜变形的室内外试验研究

近年来,滑坡倾斜变形已成为滑坡监测预警的重要指标,但是目前关于坡表倾斜变形与滑坡发育特征的研究尚处于探索阶段。通过开展系列降雨模型试验,并结合现场试验,探究滑坡灾害演进过程中坡表位移与倾斜变形的关系,建立基于坡表倾斜-时程曲线的滑坡预警方法。试验结果表明:滑坡在破坏阶段坡表倾斜变形加速,倾角速率倒数与滑坡残留时间呈线性关系,利用该线性关系可预测滑坡最终破坏时间;滑坡滑动过程中坡表倾斜变形与位移呈线性关系,其斜率与滑动半径一致。根据试验结果首次揭示了坡表变形与滑带几何特征的关系,并为基于坡表变形的滑坡滑带预测方法提供了试验依据。