基于多尺度注意残差网络的地震波形分类研究

选用2010年2月—2016年12月发生在北京顺义及河北三河等首都圈邻近区域的117个地震事件(包括54个天然地震事件和63个非天然地震事件——爆炸事件)作为研究对象,利用文章所提出的多尺度注意残差网络对其中的天然地震事件和爆炸事件波形进行二分类。首先,对原始地震波形进行简单预处理并截取成相同长度的地震时序数据,直接将其作为网络模型的输入;其次,选用含有残差模块的深度神经网络作为基础网络,利用深度神经网络对特征的自动提取能力,省略了传统波形分类需要提前提取时域波形的特征作为分类算法输入的步骤;然后,融合通道注意力机制(ECA)并对其进行改进,将空间维度的信息融入通道信息,优化了网络对关键信息的关注,更好地聚焦重要特征;最后,使用空间金字塔池化代替最大池化进行多尺度特征融合,得到更多的特征信息,构成多尺度注意残差网络。实验结果表明,最高分类准确率为97.11%,平均分类准确率为96.53%,证明了多尺度注意残差网络在地震波形分类任务中的有效性,为震源类型识别工作提供了一种新的方法。

非岩基厂址条件下核电厂标准化地基模型研究

核电厂标准化设计方法是节省核电建设成本的重要手段,开展非岩基厂址地基标准化设计地基模型的研究对拓宽核电厂地基适用范围有重要意义。首先,基于国内外典型软质岩和硬土厂址动参数的调研数据进行数理统计分析,归纳动参数随深度的变化规律,并通过归一化分析得到地基剪切波速剖面特征曲线,从而确定初步的标准化地基模型;进而,基于SuperFLUSH/2D Ver6.0软件开展初步标准地基模型的地震反应分析,以最大加速度随深度变化与加速度反应谱为考量指标探究动参数变化对于地震反应的影响程度及规律;最后,依据初步地基模型的剪切波速剖面的相似性及包络性,定义软质岩和硬土厂址条件下的核电厂标准化地基模型,并给出相应的动参数合理取值。该模型及研究成果可为我国“核电走出去”战略中主力堆型的核电厂标准化设计提供重要的参考。

整体式桥梁动力特性及抗震性能研究

为深入了解整体式桥梁的动力特性和抗震性能,建立台-土有限元模型,并提出合理的台-土相互作用数学模型,然后利用Midas Civil整体模型研究台-土相互作用、桩-土相互作用、桥墩构造等因素对整体式桥梁抗震性能的影响。结果表明:与简支梁相比,同等跨度下整体式桥梁的纵向刚度明显提高,但横向刚度差距不大;台后土的约束刚度大小对桥梁的静动力特性不产生明显影响,整体式桥梁根据我国现有规范计算台后地震力相对保守;改变桩-土约束刚度对整体式桥梁的抗震性能影响不大;提高桥墩的横向刚度,将独柱墩改为双柱墩能大幅提高结构抗震性能。研究结论及台后土压力系数的计算方式,可供整体式桥梁抗震计算提供参考。

地震作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应分析

地震激励对高速车辆-简支箱梁桥系统动力响应的影响关系到高速铁路运营安全。基于车辆-轨道耦合动力学和列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,运用有限元和多体动力学方法,建立高速铁路桥梁区段车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学模型,分析在人工地震波作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应。结果表明:地震激励对轨道板、支撑层和桥梁的横向振动特性的影响大于对垂向振动特性的影响,桥梁结构对地震激励的敏感程度大于轨道结构;车辆运行速度对系统垂向振动特性的影响大于对横向振动特性的影响。研究结论可为地震荷载作用下高速铁路安全运营提供理论依据。

基于基础隔震理念的转体斜拉桥抗震性能研究

为研究基础隔震体系对转体斜拉桥抗震性能的影响,以新建福厦客运专线太城溪特大桥为工程背景,建立全桥动力模型,进行非线性时程分析。选取7组地震波与5组曲面摩擦摆支座基础隔震方案,对比分析基础隔震转体斜拉桥的抗震性能。结果表明:采用基础隔震体系后,转体斜拉桥的自振周期增大,整体刚度与地震响应显著降低;曲面摩擦摆支座对结构变形的影响较小,但会使内力大幅降低,可作为该转体斜拉桥基础隔震体系的隔震支座;采用基础隔震体系后,主墩墩底弯矩减小44.83%~55.82%,剪力减小40.3%~63.09%,塔梁固结处产生最大位移65.53 mm。

沟道松散堆积体冲刷启动机理与泥石流-拦挡坝相互作用研究

汶川地震后我国西部山区大量崩滑体堵塞泥石流沟道,形成堰塞坝,暴雨条件下极易溃决形成溃决洪水,剧烈冲刷侵蚀下游松散堆积体,形成或加剧泥石流灾害规模,对下游拦挡工程的破坏性极强。通过室内水槽试验,监测堆积体内和拦挡坝后相关土水、动力参数响应规律,分析松散堆积体冲刷侵蚀启动力学机制及其与拦挡坝相互作用机理,并推导出考虑孔隙水压力的泥石流冲击力计算公式。结果表明:(1)冲刷启动过程中堆积体以溯源侵蚀、侧蚀为主,体积含水率和孔隙水压力先增后减,基质吸力呈波动减小。(2)在泥石流冲击拦挡坝过程中,坝后出现两次冲击峰值,第一次拦挡坝泄水通畅,振动加速度为1.29 m/s^(2);第二次排水受阻,振动加速度为1.22 m/s^(2),同时泥位达到峰值95 mm。(3)泥石流对拦挡坝的整体冲击力由动、静两部分组成,静冲击力与坝后孔隙水压力呈正比,而动冲击力与流速的平方呈正比。研究成果可为震后泥石流沟道松散堆积体冲刷启动机理研究与防治工程优化提供理论与技术支持。

伊朗高原及周边地区M_(S)≥7.1地震的时空对称性研究及趋势预判

地震的时空对称性研究对防灾减灾有重要意义。结合可公度理论,利用蝴蝶结构图、可公度结构系,对伊朗高原及周边地区M_(S)≥7.1地震的时空对称性进行研究,同时进行二次预测对一次预测结果进行检验。结果显示:研究区时空对称性显著,2023年发生M_(S)≥7.1强震的信号最强,且通过二次预测检验;研究区震中在1960年前呈大幅度东西迁移,在1960年后呈大幅度南北迁移,震中向东南方向迁移,3或4个强震可构成一次回旋,且多为闭合环状;经向震中迁移呈双对称轴形式,在1960年前后对称轴由43°E转为53°E,纬向震中迁移在1960年后沿35.5°N对称,未来地震可能发生在44°E,37°N附近。

模拟水氡自动鼓泡装置初探

长期以来,我国的氡观测一直以模拟水氡观测为主。模拟水氡观测是地震监测预报中前兆观测的重要测项,一直采用定时取样、鼓泡、测值计算及数据入库等一系列人工观测手段。其观测方法落后,且带有较大程度的人为操作误差,使观测数据的质量受到一定程度的影响。“鼓泡”是模拟水氡观测过程的关键环节,鼓泡操作是否规范直接影响水氡测值的准确性。通过对传统模拟水氡鼓泡装置进行改造,研制出一套适用于所有模拟水氡仪器的自动鼓泡装置,解决传统人工鼓泡过程中鼓泡时间与鼓泡速率不规范对水氡测值产生较大干扰的问题。自动鼓泡装置可降低鼓泡操作难度,减少人为操作误差,提高水氡观测资料质量。

2017年青海称多震群活动特征及其对中强震的指示意义

2017年称多震群为青海省称多县第一次记录到的M_(L)3.0以下小震群活动,发生在唐古拉地震带M_(S)5.0地震平静被打破且M_(L)4.0以上地震活跃的背景下。为研究2017年称多震群对青海及邻区后续震情的影响,对该震群的活动特征、震群参数、震源机制、视应力等进行了计算和分析。结果主要表明:该震群为前兆震群,震群中地震以走滑为主。对比唐古拉地震带历史震群活动对应中强震情况,分析认为本次震群的发生表明唐古拉地震带未来中强震发震迹象增强,应注意加强对其震情跟踪研究。

基于高阻尼纳米复合材料的直角型黏弹性阻尼器的数值模拟

为提高装配式钢结构梁柱节点的抗震性能,首先通过熔融共混法制备高阻尼性能纳米偏高岭土/氟橡胶(Nano-metakaolin/Fluororubber,NMK/FKM)复合材料,并对该新型材料进行4种频率下的动态力学性能试验和静态力学试验,然后以NMK/FKM纳米复合材料为核心耗能材料,对所提出的直角型黏弹性阻尼器进行ABAQUS有限元模拟分析。研究结果表明:当频率为1.5 Hz时,NMK/FKM纳米复合材料宽阻尼温域和TA值皆达到峰值,该工况下材料的阻尼性能最佳;直角型黏弹性阻尼器表现出刚度随位移幅值的增大而增大的动力特性;当频率为0.5、1.0和1.5 Hz时,阻尼器滞回特性表现出非线性特征,当频率升至2.0 Hz时,滞回特性则为线性。随着黏弹性材料层厚度的增大,滞回环面积、阻尼器刚度和最大阻尼力逐渐减小;随着高跨比的增大,阻尼器耗能性能提升。通过调整阻尼器的高跨比和阻尼材料层厚度,可以进一步提高直角型阻尼器的动态响应。

辽宁台安砂土液化特性动三轴试验研究

为探讨台安砂土液化相关特性及发展规律,针对辽宁台安砂土进行一系列不排水动三轴试验,研究台安砂土在动荷载作用下动孔压及动应变变化规律,分析影响台安砂土发生液化的主控因素,揭示动载作用次数下台安砂土动力响应特征。结果表明:动应力水平不同的各相对密度试样u_(d)曲线可分为后期陡增和匀速增长两种类型,动应力幅值较大时,u_(d)始终以较快速度增长,呈现匀速增长特征,动应力幅值较小时,u_(d)曲线则呈现初期缓增后期陡增的特点;相对密度D_(r)和动应力幅值CSR是决定砂土液化的主控因素,在同一里氏震级等效动载作用次数下,随着D_(r)持续发展,液化所需CSR增长逐渐加快,当D_(r)足够大时,砂土基本处于密实状态,此时难以发生液化;循环荷载作用下,台安砂土呈现出初期整体受压、中期拉压平衡、后期受拉凸显的动力响应特征,到后期试样拉应变迅速增大,试样易发生受拉破坏。研究成果可为辽宁台安地区建筑物抗震设计提供参考依据。

地震作用下双层土裂缝边坡稳定性分析

裂缝常存在于边坡表面,地震作用会大幅降低裂缝边坡稳定性。针对双层土裂缝边坡稳定性问题,定义上下土层分界处高度与边坡高度之比为深度系数以描述双层土的分布,基于极限分析上限定理,构建“点到点”离散运动学机构,并在此机构中引入一条垂直张拉裂缝,结合拟静力法和强度折减法建立能量平衡方程求解裂缝边坡临界高度和安全系数上限解。计算结果与传统上限法进行对比,验证离散运动学机构的有效性及其解的优越性,同时探究土体非均质性及深度系数对裂缝边坡稳定性以及裂缝深度和位置的影响规律。结果表明,地震作用会降低边坡稳定性;随着地震力增大,边坡临界滑动面逐渐加深,裂缝深度略微增大,裂缝位置逐渐远离坡面;对于具体的双层土边坡会存在一个特定的深度系数使边坡安全系数达到最值,同时裂缝会穿越至下层土且深度发生突增。

高压直流输电对甘肃地电场观测影响分析

以甘肃河西地区瓜州、嘉峪关、高台地电场观测受酒泉一湖南±800 kV高压直流输电工程影响为例,分析了甘肃地电场观测受干扰的异常变化形态和特征,并结合高压直流输电基本原理,对异常机理进行了探讨,定量的计算了不同距离、不同电导率和高压直流输电入地电流等对地电场观测的可能影响。结果表明,在理想状态下,高压直流输电对地电场观测的影响与入地电流成正比,与地电场观测场地距换流站接地极的距离的平方和影响区域的电导率成反比。并采用最小二乘拟合法对干扰进行消除,效果理想。

基于RS-PCA-GA-SVM的砂土液化预测方法研究

砂土液化是一种危害性比较大的自然灾害,对砂土液化进行判定预测在地质灾害防治领域中有重要的研究意义。通过粗糙集理论(Rough Set,RS)对影响砂土液化的6个初始评价指标(包括震级、土深、震中距、地下水位、标贯击数和地震持续时间)进行属性约简,去掉冗余或干扰信息,得到基于4个核心预测指标的数据集。通过主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)从核心评价指标中提取出主成分,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)对数据集进行训练,用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化参数,建立砂土液化的RS-PCA-GA-SVM预测模型。并结合砂土液化实际数据将预测结果与基于Levenberg-Marquardt算法改进的BP神经网络模型(LM-BP)的预测结果做比较。实例计算表明:基于RS-PCA-GA-SVM模型得到的砂土液化预测结果精度较LM-BP神经网络有很大的提高,判别结果与实际情况比较吻合,可在实际工程中应用。

震后建筑群修复施工阶段工程造价动态预控系统

震后建筑群修复施工阶段工程造价动态控制比其他阶段更具有变动性,需要高精度和高灵活性的预控系统的运用才能保证工程造价不出现偏差。在此文中,设计震后建筑群修复施工阶段工程造价动态预控系统。相关人员可在用户登录模块进入系统界面,在系统的工程信息管理模块中,采用改进遗传算法构建震后建筑群修复工程造价模型,完成震后建筑群修复工程造价动态预控系统的设计。实验结果验证,本文所设计的基于改进遗传算法的造价动态预控系统能够有效实现震后建筑群修复施工阶段的工程造价动态预控,伴随造价样本数目的增多,误差率会逐渐降低,预控性能较好;且预控灵活性始终大于95%,使用局限性仅有0.04,实用性较高,能够为震后建筑修复施工部门的工程造价控制给予借鉴。

FVD与FPB在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理研究

为验证液体黏滞阻尼器(FVD)与摩擦摆支座(FPB)组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的应用效果,以一联(50+8×100+50)m预应力混凝土连续梁桥为工程背景,建立全桥有限元模型,通过输入场地地震安评报告提供的50年超越概率为2%的三条人工模拟地震波,开展单独及组合使用液体黏滞阻尼器和摩擦摆支座的大跨长联梁桥减隔震研究,从能量耗散的角度揭示液体黏滞阻尼器与摩擦摆支座组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理。结果表明,大跨长联梁桥仅使用黏滞阻尼器,其长周期特性激发黏滞阻尼器充分发挥耗能,但无法避免对固定墩的地震损伤;仅使用摩擦摆支座隔震在纵(横)向强震下会引起支座位移超限;摩擦摆支座与黏滞阻尼器组合的减震机理为摩擦摆支座提供墩梁间的弱连接,激发墩梁间的相对速度,促进黏滞阻尼器(速度型)充分发挥阻尼耗能作用。另外,组合减震方案中摩擦摆支座为辅助耗能装置,黏滞阻尼器为主要耗能装置,且主控梁体位移;相比仅使用摩擦摆支座隔震,由于黏滞阻尼器激发的阻尼力增强了墩梁间约束,这种组合减隔震可能使结构输入能量增加,从而导致地震反应加剧。

不规则性对基础隔震结构抗连续倒塌性能影响研究

为研究基础隔震结构抗连续倒塌性能,以备用荷载路径法为基础,采用静力非线性Pushdown方法和静力线性方法对一栋典型的收进式竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构进行分析,从备用荷载路径的抗连续倒塌机制和需求能力比两个角度研究竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构的抗连续倒塌性能,为基础隔震结构抗连续倒塌设计提供参考;为进一步研究结构布置形式不规则性以及裙楼和塔楼层数变化对竖向不规则基础隔震抗连续倒塌性能的影响,分别建立塔楼布置不同、裙楼与塔楼层数变化的模型进行对比研究。研究表明:除角柱失效工况自身无法产生悬链线机制外,其余底层框架柱失效工况中备用荷载路径在整个推覆倒塌过程中均表现出明显的悬链线机制;当隔震支座失效时,由于隔震层水平刚度小,相邻支座无法提供足够的侧向约束作用而难以形成明显的悬链线机制;增加结构冗余度和备用荷载路径中参与荷载传递的构件数量可以有效提高剩余结构抗连续倒塌能力;除角柱和角支座外,隔震支座失效工况DCR值普遍大于对应位置底层框架柱失效工况,备用荷载路径中某些构件的失效风险相对较大。

云计算环境下震前震源异常次声波自动识别方法

云计算下采用三点阵次声源定位方法,在自动识别震前震源次声波过程中不能自动筛选识别大量的异常次声波数据,导致震前监测准确度不高且效率低下。因此提出一种云计算环境下震前震源异常次声波自动识别方法,构建JNS异常次声波数据采集筛查模组,全天候实时扫描访问端口,快速反馈异常次声波数据,采用NDS异常次声波数据序列异常检测算法快速识别错误序阵,准确回查、定位和锁定异常次声波数据;利用震前震源异常次声波自动识别方法分类识别异常次声波信号,判断该信号是否是地震可疑信号。实验结果表明,所提方法可有效自动识别震前震源异常次声波信号类型,信号分类准确率最大值达到99.99%;多次识别耗时最大均值仅为1.3min,具有准确率高和效率快的优势。

城市避震救灾最优体系模型仿真

传统GIS空间分析模型进行城市避震救灾疏散方案规划时,未考虑疏散路径的当量长度,获取的避震救灾模型疏散效率较低。采用通行难度系数、次生灾害干扰系数、桥梁阻碍系数获取避震救灾疏散路径当量长度;通过目标函数获取避震救灾疏散路径当量长度的最小值,同时考虑避难场所的容纳量要求、清空避难场所固有人员、疏散距离小于避难场所的服务半径3个约束条件,设计新的城市避震救灾疏散最优模型。实验结果表明,新的城市避震救灾疏散最优模型能够给出精确的疏散路径与方案,高效率地完成城市避震救灾疏散任务。