2017, 39(2):191-195. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0191
摘要:置甘肃古浪8级地震发生90周年之际,本文用几种方法回顾性地讨论了特大地震的预测问题。分别用块体交界带指标、高山峰指标探讨了1920年海原8.5级地震发生的位置,并以这两个指标讨论了1927年古浪8级大震发生的位置。从国内某些大震25年周期的相关性和太阳活动峰年讨论了1927年古浪8级大震的发生年份。这些回顾性的指标研究对今后地震动,地震风险区划和预测大地震有一定的参考价值。
陈熠光 , 曾磊 , 肖云峰 , 陈娟 , 王斌 , 龚倩倩
2017, 39(2):196-204. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0196
摘要:为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。
2017, 39(2):205-212. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0205
摘要:以黄韩侯铁路新黄河特大桥156 m简支钢桁梁桥作为工程背景,建立车辆动力模型、桥梁有限元模型并考虑轮轨关系,以蛇形运动和轨道不平顺作为系统的自激激励源,利用大型有限元软件ANSYS以及UM(Universal Mechanism)动力学分析软件联合进行仿真分析。从桥梁结构的桥门架、宽跨比、曲线钢桁梁桥和车辆系统的轨道不平顺以及货车编组角度出发,研究大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动的影响因素。经过计算分析得出:钢桁梁桥桥门架对桥梁跨中加速度影响较大;曲线钢桁梁桥随着线路半径的增大,各车辆动力响应参数逐渐变小,轮轨力受到影响;钢桁梁桥宽跨比的增加使得横向刚度随之增加,桥梁横向振动变小;各项车辆动力响应均随着轨道情况变差而总体呈现逐渐增大趋势,车辆安全性、舒适性和平稳性指标逐渐变差;全列空车编组和空重混编对钢桁梁车-桥耦合系统是不利的编组形式,实际情况中应该避免。
2017, 39(2):213-220. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0213
摘要:通过大型地质力学模型试验,研究在无支挡结构下降雨对隧道-滑坡正交体系的作用机理。主要研究不同降雨阶段,隧道-滑坡正交体系下隧道纵向应变的变化特征及隧道不同横断面环向应力变化特点,并重点分析在不同降雨阶段,不同位置及其不同横断面滑体的位移变化特征。试验结果表明:(1)降雨可导致坡体横断面断裂而出现新的滑移面,从而导致坡体失稳。(2)在隧道-滑坡正交体系下,随着雨水的下渗及滑体土样含水率不断增大,隧道局部应变有明显突变,且山侧纵向应变比河侧应变要大。(3)在隧道-滑坡正交体系下,降雨使得隧道环向应力呈不均匀变化:隧道的底部应力大于顶部应力,山侧应力大于河侧应力,表明降雨可导致滑体蠕动或局部滑移,引起隧道不均匀受力及变形,这对隧道结构的安全非常不利。本次试验可为雨水充沛区的滑坡及隧道抗滑设计提供一定参考。
2017, 39(2):221-226,247. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0221
摘要:依据美国NGA两个版本的数据库,修正、补充了文献[3]的震源全局参数基础数据,形成分别包含189个地震的数据1和204个地震的数据2,分别在三种破裂类型、五(三)个震级段,统计得出矩震级与破裂面的面积、宽度、长度以及破裂面上平均错动量四个震源全局参数之间的经验关系和半经验关系。与文献[3]的结果比较表明,数据量增加后系数值的差异不明显,最大相对差分别为12.4%和8.4%,且统计结果离散减小,稳定性增加。采用本文结果建立震源模型,对一个7.0级走滑地震合成的近场4个地表点的高频地震动,得到的平均反应谱幅值、峰值总体上略大于用文献[3]参数合成的,平均值的相对差在4.6%~23.0%间,随距离增加差别有所减小。
2017, 39(2):234-239. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0234
摘要:气枪震源是高度可重复的人工震源,在深部探测工作中应用广泛。以福建省地震局组织开展的水库气枪实验为研究对象,面向未来技术的发展,提出基于气枪激发波形的相关性计算,自动获取气枪信号触发台站情况,并绘制触发台站的分布图。对处理结果分析认为:该方法能快速准确识别触发台站,可迅速作出分布图,直观地反应气枪激发效果,较好地为实验现场实验条件的调整提供依据。
2017, 39(2):240-247. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0240
摘要:通过测量介质品质因子来开展大同窗附近测震台站记录P波衰减频散特征的研究,并分析大同窗近场区和外围区震例前后的变化。对山自皂台记录的2001年以来大同窗地震序列的研究结果表明,近场区3次和外围区6次地震前,介质品质因子显示超出1倍均方差的高值变化特征,震后逐渐恢复到背景起伏状态;与大同窗传统的频次指标相比,介质品质因子的映震效果更好;阳原台的结果表明,仅近场区1次和外围区2次地震前,介质品质因子显示超出1倍均方差的高值变化特征,且有虚报、漏报。所处地质构造位置不同、传播路径介质差异可能是引起上述两个台站附近介质品质因子的地震对应效果明显不同的原因。
2017, 39(2):248-252. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0248
摘要:为讨论郯庐断裂带江苏段断层气体氡的地球化学特征,在重岗、晓店、桥北和何庄4个地点跨断层测量了断层气氡浓度。测量结果表明:郯庐断裂带江苏段上断层气氡浓度异常衬度为2.05~5.73,且其浓度异常主要集中分布在断裂带内及附近,这与活动断裂带地震活动性有很好的一致性。
2017, 39(2):253-261. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0253
摘要:基于新疆区域数字地震台网台站的观测资料,采用离散波数法、包络函数分析和β统计值检验的方法,初步研究尼泊尔MS8.1地震对喀什-乌恰交汇区小震活动的动态触发作用。结果表明:尼泊尔8.1级地震在喀什-乌恰交汇区接收点产生的动态应力变化超过触发阈值;并检测到该地震面波到达后在此交汇区出现了8次小震事件。β统计值结果显示,8.1级地震后此交汇区的地震活动性发生了较明显的改变,特别是地震25天后地震活动率增强较为明显。综合分析认为,尼泊尔8.1级地震对喀什-乌恰交汇区的小震活动具有动态触发作用,触发时间既存在面波通过后即刻触发,也有滞后一段时间的延时触发。
2017, 39(2):262-267,277. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0262
摘要:采用前人反演得到的云南禄劝地震的地震矩张量和主震及部分余震的震源机制解,以该主震震中为中心在全球CMT目录中查询到的部分地震的震源机制解,先将地震矩张量转化为震源机制解,运用精细网格搜索反演方法将震源机制解反演得到禄劝地震和其周边地区的应力场。对反演得出的两个应力场进行差异性对比研究,结果表明禄劝地震震源处主压应力场为NNW-SSE向,主压应力与主张应力相当,周边地区的主压应力方向为NW-SE,断层破裂面倾角大,以走滑正断层为主,主压应力占优势。但是由于云南地区主要由NNW-SSE和NW-SE方向的主压应力控制,并受本文所选的周边地区的经纬度及所处地区的控制,所以该区域在总体上受NW-SE方向的压应力控制,局部地区受NNW-SSE方向的压应力控制。该结果可以用来分析该地区的地震地质背景和断层形成条件,对地球动力环境的研究有一定的意义。
2017, 39(2):268-277. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0268
摘要:利用甘肃东南部地区(32.2°~33.5°N,102.7°~105.5°E)62个流动台站的垂直分量连续背景噪声记录数据,经过处理得到了所有可能台站对的面波互相关函数和瑞利波相速度频散曲线,采用基于射线追踪的面波频散直接反演方法得到了观测台站下方5~20 km深度范围内的剪切波速度分布图像。结果表明,5 km深度对应的剪切波速度横向变化与地表断裂带分布和沉积层厚度存在一定的相关性,西秦岭北缘断裂带以北地区多为低速区,漳县盆地、临洮盆地低速是沉积层较厚 (近几km) 的一种表征;10 km深度对应的剪切波速度在西秦岭北缘断裂以南、临潭-宕昌断裂、礼县-罗家堡断裂之间的区域为低速区,光盖山-迭山北麓断裂周围为高速区;在15 km深度左右,迭部-白龙江断裂附近形成了高低速相间的分块结构;在18 km深度左右,西秦岭北缘断裂带附近呈现高速特征,10~18 km深度范围内速度随深度逐渐增加,其变化幅度一般为0.2 km/s。
2017, 39(2):278-284,300. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0278
摘要:利用湖北及周边地区数字地震台网2007年12月1日-2013年12月31日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了该地区18个数字地震台站的快剪切波偏振结果。结果表明,湖北地区少部分地震存在S波分裂现象,18个台站的快剪切波偏振优势方向为NE、近NS方向,并无明显的第一优势偏振方向,说明该区台站应力场可能为区域构造背景应力环境与局部断裂诱导的各向异性综合效应;复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果,造成偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致或与区域主压应力相差较大的现象。
2017, 39(2):285-293. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0285
摘要:前人对野马河-大雪山断裂肃北段的晚第四纪活动特征研究相对薄弱,缺少有关断层最新活动的证据。本文在高分辨率遥感解译的基础上,对肃北断裂开展全段1∶5 000的地质地貌填图,通过探槽开挖、放射性碳(14C)测年以及低空无人机摄影测量(small Unmanned Aerial Vehicles,简称sUAV)等工作,对该断裂晚第四纪活动性进行系统研究。发现肃北断裂为一条全新世的逆冲活动断裂,晚第四纪以来具有多期活动,西水沟探槽剖面揭示出2次古地震事件,古地震离逝时间为(4 192.5±97.5) a B.P.之后。
2017, 39(2):294-300. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0294
摘要:概述四川7.0级以上大震前观测场地的异常情况。在核实2个大震震前异常的基础上,将传统异常判别方法进行汇总。总结近年来针对跨断层监测数据进行分析进而识别异常的方法:原始数据反映的断层活动速率异常以及转折异常。在此基础上,引入小波分析的方法对大震前的异常进行判别。对小波分解得到的两个趋势项进行分析,发现了大震与小波分解项异常的对应性。最后,基于对原始数据和小波分解项的分析,提出利用跨断层数据分析大震前兆的参考意见,为以后的震前异常研究工作提供了基础。
2017, 39(2):301-310. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0301
摘要:以弹性基岩上覆层状场地中刚性衬砌隧道为模型,采用间接边界元方法求解衬砌隧道所受的沿轴向地震动土作用,通过参数分析揭示轴向动土作用的幅值大小、空间分布等基本规律。研究表明,土-隧道动力相互作用对地震动土作用的空间分布形式影响较小,但对地下隧道所受地震动土作用峰值大小具有显著影响,隧道主要位置点的地震动土作用峰值与隧道相应位置处自由场土层应力相比放大1.7~2.4倍。论文最后提出一个轴向地震动土作用的简化计算方法。
2017, 39(2):311-320. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0311
摘要:潜在震源区地震活动性参数、地震动衰减关系对地震危险性分析结果至关重要。以中国第五代地震动区划图潜在震源区划分方案为基础,采用2类震级分档分别建立自编及五代图潜在震源区空间分布函数,收集4组青藏高原及周缘地区地震动衰减关系,采用不同组合对青藏工程走廊沿线的81个场点进行概率地震危险性分析计算,得到50年超越概率10%(地震重现期475年)的各场点基岩地震动峰值加速度(PGA),并转换为一般场地(Ⅱ类)PGA,对计算结果进行对比分析,并与第五代地震动区划图归档上下限值进行比较。结果显示:采用我国西部地区地震动衰减关系计算得到的PGA最大,采用云南地区地震动衰减关系得到的PGA最小,采用川藏地区及青藏高原东北缘地震动衰减关系时居中;在同一地震动衰减关系下,采用自编空间分布函数计算得到的PGA普遍略大于采用第五代图空间分布函数时;在震级上限为8.5的潜在震源区及附近地区,潜在震源区空间分布函数震级分档对计算结果有显著影响。综合分析表明,采用自编Ⅱ型震级分档空间分布函数方案与川藏地区地震动衰减关系组合方案的计算结果最为理想。最后,采用该组合方案对青藏工程走廊50年超越概率10%的基岩场地PGA及一般场地PGA进行了区划。
2017, 39(2):321-328. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0321
摘要:两相饱和多孔介质的动力响应问题在地震工程领域具有重要的研究意义,由于涉及到固相和液相的动力耦合,使得该问题的求解尤为复杂。本文利用Comsol在求解多场耦合问题上的优点,针对Biot饱和多孔介质u-U耦合形式下的波动方程特征,经过一系列微分算子运算和矩阵变换得到导数形式下的波动方程,基于Comsol Multiphysics提供的广义偏微分方程模式对变形后的波动方程进行求解,并把改进后的无限元边界应用到无限域动力问题的模拟中。通过与饱和多孔介质动力响应的解析解进行对比,验证模型求解技术的可行性和正确性,并在此基础上讨论饱和土地基中空沟隔振效果与饱和土体参数孔隙率、泊松比的关系。通过研究分析,可以为饱和土地基中空沟隔振设计提供一些有价值的参考。
张晴毅 , 李明永 , 王峻 , 苏永奇 , 陈永明 , 马紫娟
2017, 39(2):329-335. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0329
摘要:为了研究地震荷载作用下黄土场地的震陷预测问题,以兰州黄土为研究对象来分析剪切波速和含水率与震陷系数的关系,并分别得出拟合函数关系。通过分析剪切波速和含水率在震陷过程中的内在联系,建立剪切波速和含水率双指标预测黄土震陷系数的方法,并依据该方法预测永登地震区黄土场地震陷量。研究结果表明:在一定的剪切波速区间内,震陷系数随着含水率的增加而增大;在一定的含水率区间内,震陷系数随着剪切波速的增加而减小。同时提出剪切波速可以反映黄土不因外部条件而变化的潜在震陷能力为绝对震陷能力的概念,相应的震陷系数称为绝对震陷系数,含水率影响潜在震陷能力的释放。通过震害实例计算验证剪切波速和含水率双指标预测方法的可行性。
2017, 39(2):336-342. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0336
摘要:通过对武汉市区3个主要地质单元共8 305个剪切波速数据的分析整理,分别运用线性函数、一元二次多项式函数、指数函数对武汉市区不同地貌单元不同土类的剪切波速与深度的关系进行统计回归,得到其经验关系。结果表明,武汉市区土体剪切波速与埋深相关性比较明显;一元二次多项式函数的拟合效果最好。将实测数据与利用经验关系得到的预测值进行对比检验,两者基本吻合,可供武汉市区场地剪切波速数据缺乏时参考使用。
赵亮 , 王旭东 , 裴强强 , 何新社 , 郭青林 , 张功
2017, 39(2):343-347,355. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0343
摘要:近年来土遗址受城市建设和交通施工损害的现象时有发生,对于这些人为因素对遗址的影响缺乏有效的检测与评估手段。本文基于G7高速公路的爆破振动观测,进行质点峰值加速度和峰值速度的衰减分析,开展爆破震动对附近明水军事要塞土遗址震动影响的研究。通过对竖向、水平向的振动加速度和速度的观测和数据分析,得出不同药量条件下,对应相同质点的震动峰值加速度衰减规律。提出了公路爆破附近土遗址震动控制范围和最大药量的施工建议,为爆破附近有土遗址的施工提供了数据支持,相应的结论和建议可以在同类土遗址保护中参考使用。
2017, 39(2):348-355. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0348
摘要:风化河谷地震效应对建在此类场地上工程结构(如大坝、桥梁)的动力稳定性具有潜在的威胁,为揭示河谷风化层对地面运动的影响,利用波函数展开法推导风化半圆形河谷对线源柱面SH波散射问题的解析解。计算不同震源位置条件下风化半圆形河谷的地表位移反应和地面运动放大因子,分析地面运动的幅值和形态,发现随着震源距离的增大,在河谷附近地震动的放大和衰减的交替更频繁。
2017, 39(2):356-361. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0356
摘要:在实际的水力压裂过程中,裂缝总是沿着垂直于最小地应力的方向扩展,地应力的分布形式和多个压裂段之间的互相影响(应力阴影效应)对于形成复杂的裂缝网络具有重要的影响。本文基于扩展有限单元法(XFEM)模拟页岩等多孔介质在水压作用下裂缝的任意扩展,由于在传统有限元法的基础上引入了扩充自由度和可以描述间断的位移阶跃函数,所以裂缝可以独立于网格扩展,而不需要重新剖分网格。通过引入一维流动假设,求解润滑方程,并考虑流体在裂缝内的流动。同时也考虑裂缝向基质中流动的滤失效应。研究实际施工中不同段间距下裂缝的扩展模式和段间距对裂缝形态的影响,结果表明,压裂段间距过小时中间的裂缝会被屏蔽;此外,裂缝会由于应力阴影效应而发生转向。
2017, 39(2):362-368. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0362
摘要:层状岩质边坡的稳定性受坡高、坡角和结构面强度等多因素的影响,不同因素其影响程度不同。基于正交试验原理,对层状岩质边坡稳定性主要影响因素进行敏感性分析,得出影响因素排序为:边坡高度H > 坡角β > 结构面黏聚力C > 结构面内摩擦角φ > 岩体容重γ > 岩层倾角α > 滑块厚度h > 岩体黏聚力C'。对边坡有限元的精度问题进行探讨时,以典型单折线滑面的岩质边坡数值计算为例,分析计算模型的单元网格尺寸和边界条件对边坡稳定安全系数的影响规律,根据计算结果提出了数值模拟建议,用以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度。结果表明:一般滑动面应用20~30个内界面单元或网格尺寸大致选用2~3 m即可满足精度要求,在潜在滑动面以下至少有三~四层单元的过渡,使其过渡到固定支座边界。初步预测,为了防止波在界面反射,在边坡动力稳定分析中,因单元加密,单元尺寸应控制在λ/10~12(λ为波长),加大模型范围。
2017, 39(2):369-375. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0369
摘要:设计和研制一台大型智能控制压扭多轴加载试验机,形成一个集动静加载、扭剪、常规三轴等功能为一体的多功能土动力试验平台。该试验机具有如下特点:(1)试样尺寸大,高度可达600 mm,且可根据试验需求更换大小不同的试样及相应传感器;(2)加载自由度多,可独立施加轴力、扭矩、内压、外压、孔压及相应的位移,实现5个不同物理量的独立控制,从而大大拓宽可施加的应力路径范围;(3)控制智能化,可先将拟进行的应力路径或应变路径写入程序中,试验过程中即可由计算机自动控制。测试结果表明,该试验机的控制精度能够满足土工材料试验的要求。
2017, 39(2):376-380. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0376
摘要:利用微动进行勘探无需振动源,方便快捷、对环境没有干扰,是一种很有发展前景的勘探方法。针对微动探测数据处理的需求, 开发研制了一套可视化微动探测处理分析软件系统MSM-SPAC。该软件采用C#语言开发,主要功能包括台阵设计、台阵方位角分布分析、数据格式转换、微动有效数据段挑选、数据滤波、重采样、参数计算及频散曲线提取、编辑、合并、项目管理等功能。软件系统界面友好,操作简便。
2017, 39(2):381-394. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0381
摘要:第16届世界地震工程大会于2017年1月9-13日在智利圣地亚哥市召开。大会主题为:“快速恢复-地震工程新挑战”。经中国地震局批准,在国际合作司的大力支持和指导下,自己有幸赴智利圣地亚哥市参加了第16届世界地震工程大会。本论文对会议概况做了简介,对其中3个大会特邀报告、2场辩论会和12个专题分会报告内容进行了综述,并与读者分享了我个人的体会和思考。论文综述涉及的3个大会特邀报告题目分别为“快速恢复:地震工程的下一个挑战”、“钢筋混凝土建筑物抗震设计中对快速恢复的探索——智利的实践”和“长持时地震动对土液化灾害的作用”;2场辩论会主题分别为“性态设计:是承诺还是陷阱?”和“抗震设防要求规定:概率性与确定性”;12个专题分会主题包括:结构倒塌概率的评估,改善发展中国家住房地震安全的非技术战略,近期破坏性地震(包括2015年尼泊尔地震)的现场调查与分析,深基础的土-结构相互作用,地面破坏与液化,地震引起的天然斜坡滑坡,岩土室内试验和现场试验,城市层面的地震危害性、危险性与地震风险管理,快速恢复,地震风险经济与保险,城市的未来:今天规划明天的地震风险,管理政策等。
2017, 39(2):395-396. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.02.0395
摘要:
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