• 2019年第41卷第2期文章目次
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    • >结构抗震
    • 地下与地上钢筋混凝土矩形结构抗震性能对比研究

      2019, 41(2):271-277. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.271

      摘要 (822) PDF 7.46 M (837) 收藏

      摘要:地下结构由于受周围土体的约束作用,其受力与变形特点与地上结构存在差异。采用Pushover分析方法分别对考虑土-结构相互作用的地下结构和不考虑土体的地上结构的抗震性能进行对比研究,探讨单层单跨和单层双跨钢筋混凝土矩形结构在有、无土体存在时抗震性能的差异。研究表明:考虑土-结构相互作用的地下结构变形能力与无土体时存在差异。在相同结构尺寸与初始轴压比的情况下,考虑土-结构相互作用的地下结构弹性层间位移角限值变小,地下结构更早出现塑性铰;单跨地下结构变形能力比地上结构的差,周围土体的剪切变形约束作用使得地下结构的延性变差;双跨地下结构与地上结构中柱变形能力相差不多,但侧墙的变形能力比地上结构的略差。因此,即使相同尺寸和初始轴压比的钢筋混凝土矩形结构,地上与地下结构的抗震性能仍存在较大差异,地上结构的相关研究成果不宜直接用于地下结构。

    • 基于人工地震波作用下大跨度悬索桥多点激励地震响应分析

      2019, 41(2):278-285. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.278

      摘要 (793) PDF 7.39 M (734) 收藏

      摘要:为研究大跨度悬索桥在多点激励作用下的地震响应规律,在已有的功率谱模型基础上提出了改进的功率谱模型,并将其应用到人工地震波合成过程中。以某水库上主跨720 m双塔单跨悬索桥为研究对象,用Midas civil建立全桥有限元模型,采用大质量法进行不同波速多点激励地震响应分析。结果表明:大跨度悬索桥在多点激励作用下的主塔内力响应、主塔位移响应及主梁位移响应均受行波效应、衰减效应、不相干效应及衰减后地震波叠加效应影响,且最终的响应值由衰减后地震波的叠加效应与衰减效应的共同作用决定;500 m/s多点激励下衰减后的地震波叠加加强效应与衰减效应共同作用后,对主塔轴力响应、主塔塔底顺桥向剪力响应、左塔上横梁处剪力和弯矩响应的加强效果最大;各波速多点激励下,主塔顶顺桥向位移响应相对变化率均大于零且几乎保持不变,主梁两端顺桥向位移响应相对变化率在1 000 m/s波速取得最大值,主梁竖向位移响应在500 m/s取得最大值并随波速的增加逐渐接近一致激励情况。

    • 高烈度艰险山区跨断层隧道减震层减震技术研究

      2019, 41(2):286-291. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.286

      摘要 (710) PDF 10.97 M (809) 收藏

      摘要:为进一步提高高烈度艰险山区跨断层隧道的减震性能,依托丽香铁路蒙古哨隧道工程,利用有限差分数值软件FLAC3D对跨断层隧道施设减震层不同模式的减震效果进行研究。研究结果表明:减震层施设于初支与围岩间,其横向位移减小4.17%、竖向位移减小14.32%、最大主应力减小47.89%、最小主应力减小25.93%、最大剪切应力减小27.74%、最小安全系数提高34.62%~59.40%;减震层施设于初支与二衬间,其横向位移减小3.72%、竖向位移减小7.73%、最大主应力减小16.11%、最小主应力减小20.21%、最大剪切应力减小20.73%、最小安全系数提高0.04%~28.38%;减震层施设于初支与围岩间的减震效果优于施设于初支与二衬间。研究成果对于跨断层隧道的减震设计及减震技术有着重要的意义。

    • 特高压互连电气设备减震性能振动台试验

      2019, 41(2):292-298. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.292

      摘要 (823) PDF 6.99 M (728) 收藏

      摘要:为研究铅金属减震器对特高压互连电气设备的减震效果,进行由硬管母线连接的特高压避雷器设备和电容式电压互感器设备组成的互连耦合体系的地震模拟振动台试验。通过白噪声扫频、抗震及减震试验,测定互连耦合体系抗震结构及减震结构的自振频率以及关键部位的应变、加速度响应。试验结果表明:抗震结构中避雷器设备的最大应变响应大于互感器设备,互连耦合体系中的避雷器设备属于易损设备;安装减震器后互连设备频率降低幅度较小,减震器基本不会影响电气设备的正常运行;安装减震器后互连耦合体系中的避雷器设备和互感器设备在较大峰值加速度地震波作用下,设备顶端加速度响应和最大应变响应均有较大幅度的降低,避雷器设备和互感器设备的最大应变响应的减震效率分别为75%和50%,减震效果显著,减震器的应用大幅提升了互连耦合体系的抗震能力。

    • 基于城市抗震弹塑性分析的我国主要城市建筑地震风险评估

      2019, 41(2):299-306. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.299

      摘要 (998) PDF 9.53 M (1114) 收藏

      摘要:全国尺度的城市建筑地震风险评估对城市防震减灾工作有着重要意义。本文根据全国人口普查和城市统计年鉴等给出的宏观指标建立城市建筑数据库,通过GEAR1方法(Global earthquake activity rate model 1)和第五代中国地震动参数区划图给出具体场地的地面运动强度,通过地面坡度与剪切波速的对应关系确定的场地类别来考虑地震动输入,采用城市抗震弹塑性分析方法建立建筑分析模型,通过地震经济损失风险指标和建筑严重破坏和倒塌风险作为风险评价指标,给出中国大陆主要城市建筑地震风险分布图。结果分析表明,本文方法可以基于可公开获取的数据预测全国不同城市的建筑震害风险;根据第五代地震动参数区划图给出的地面强度,地震经济损失高风险区主要是设防加速度0.3g以上地区;考虑城市人口、GDP因素后,中、东部城市因人口和财富密度较高,建筑地震风险增加明显;不同地震动选波对经济损失风险影响较小,而对倒塌风险影响较大。本文分析方法可以为城市建筑地震风险分析提供相关参考。

    • 直立式加筋土挡墙基于极限分析的抗震性能研究

      2019, 41(2):313-318,384. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.313

      摘要 (669) PDF 1.20 M (540) 收藏

      摘要:研究直立式加筋土挡墙抗震性能时,采用的NCMA方法未全面运算其墙外功率,抗震性能分析结果存在较高偏差。采用极限分析的方法对直立式加筋土挡墙破坏模式展开极限分析,得到该挡墙运动极限表达式。根据运动极限表达式,对一实例墙体计算出此挡墙外功率(包括土重所做的外功率和地震作用所做的外功率),分析其抗震性能。实验结果表明,计算得到直立式加筋土挡墙各层筋材最大外功率分别为18.5 kN·m和20 kN·m,与实际最大外功率18 kN·m差距不大,说明该方法的抗震性能分析与实际情况相符,具有应用性。

    • 支座沉降对大跨度钢结构连廊地震受力性能影响分析

      2019, 41(2):319-325. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.319

      摘要 (560) PDF 1.28 M (675) 收藏

      摘要:在大跨度钢结构连廊的地震冲击影响分析中支座沉降都被忽略,而分析其受力情况对抗震性影响至关重要。研究支座沉降对大跨度钢结构连廊在地震中的受力性能变化,建立连廊结构在地震中的受力模型。做法为模型设定一个沉降量,计算支座沉降时,在地震冲击下连廊(包括钢框架和钢桁架)附加内力,再利用结构力学方法得到连廊附加弯矩图,得出沉降量对连廊钢框架地震冲击表达式,利用SAP2000软件分析不同沉降量下连廊钢桁架结构内力变化情况,得到连廊上、下弦杆在地震作用下的最大弯矩和最大轴拉力。实验结果表明,计算得到支座沉降后,连廊上弦杆和腹杆内动力系数最大值分别为0.17、0.15,比传统的时程分析法更接近相关规定值0.16,结果准确。

    • 再生混凝土的低温抗震性变化对比分析

      2019, 41(2):326-331. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.326

      摘要 (535) PDF 1.26 M (523) 收藏

      摘要:再生混凝土作为建筑材料在被使用前,需要对其低温抗震性能做出分析。但目前我国是全球新建筑数量最多的国家,再生混凝土成本低、需求量大,建筑方根据对普通混凝土的印象,直接将再生混凝土应用到建筑工程建设中,其中存在低温抗震性能不明确的问题。针对这个问题,提出再生混凝土的低温抗震性变化对比分析,通过再生混凝土的材料配比及实验搭建设计再生混凝土低温抗震结构模型。根据其指标对其低温抗冻性能、加速度变化、损伤指标、刚度稳定性、层位移变化等几个方面进行变化对比分析。对比实验结果表明:再生混凝土当含气量在逐渐降低时,其保温效果降低,强度在降低,抗冻性也在降低,耐久性和稳定性较差,并且在地震后楼层间的位移和加速度变化较大,不能保证楼层的稳定性;位移角无法降低到最小;随着位移和负载地震力不断增加,再生混凝土逐渐产生开裂变化,刚度减小速度较快,刚度退化程度较大,低温抗震性能较差。

    • 西昌市某高层剪力墙结构隔震设计与分析

      2019, 41(2):332-339. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.332

      摘要 (791) PDF 17.74 M (962) 收藏

      摘要:针对西昌市某高层钢筋混凝土剪力墙结构进行了橡胶支座隔震设计和抗震性能分析。西昌市抗震设防烈度为9度,历史上曾发生过7.5级地震。该工程场址地质构造较复杂,东侧区域有一条隐伏断层,属则木河断裂带次生断层。则木河断裂带是川西主要发震断裂带之一,至今仍是一条活动较强烈的大断裂。按照《建筑抗震设计规范》(2016版)要求,取近场影响系数1.5,以提高结构的安全度;选取Ⅱ类场地5条天然地震波和2条人工模拟地震波,共计七条符合规范要求的地震波;基于SAP2000软件对结构进行了隔震设计,中震作用下结构层间剪力和倾覆弯矩减震系数最大值为0.24,比非隔震结构地震响应减小显著,罕遇地震下隔震支座的面压、水平位移能够满足规范要求。采用ABAQUS对结构进行了罕遇地震动力弹塑性时程分析,结果表明结构能够满足"大震不倒"的抗震设防目标。

    • 某框架结构基础隔震地震反应对比分析

      2019, 41(2):340-346. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.340

      摘要 (590) PDF 7.86 M (667) 收藏

      摘要:基于结构动力学原理和有限元基本理论,利用SAP2000有限元分析软件,以某框架结构基础隔震楼和与其相近的非隔震楼为研究对象分别建立分析模型,运用动力时程分析法对两种模型进行水平地震反应分析。结果表明:基础隔震楼的水平向地震反应远小于非隔震楼,其上部结构的自振周期明显大于非隔震楼,其层间剪力和基底剪力、楼层相对位移和加速度低于非隔震楼。总体来说,隔震支座可以显著降低水平向地震对于结构的不良反应,值得推广应用。

    • 建筑结构的屈曲约束支撑对其抗震加固性能的影响

      2019, 41(2):353-359. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.353

      摘要 (682) PDF 1.53 M (681) 收藏

      摘要:当前方法采用伸臂桁架加固建筑结构时,未考虑建筑结构的屈曲约束支撑力的影响,伸臂桁架与建筑结构的连接不牢固,导致其对建筑结构的抗震加固性能较差。故此,深入分析建筑结构的屈曲约束支撑对其抗震加固性能的影响,设计建筑结构抗震加固方案,利用高强螺栓节点经由连接钢板实现屈曲约束支撑与建筑结构的铰接固定。分别从支撑变形同建筑结构层间位移的关系、建筑结构支撑承载力、多遇地震影响下屈曲约束支撑框架的位移验算,以及罕遇地震影响下屈曲约束支撑的弹塑性位移验算方面,分析屈曲约束支撑对建筑结构抗震加固性能影响。经实验分析得出,建筑结构加入屈曲约束支撑后第一扭转周期同第一平动周期的比值降低0.14,X、Y两个方向的砌体墙同建筑结构的刚度比值降低6.9、8.0,最大顶点位移值降低15.4 mm、29.3 mm,抗震加固性能大大提高。

    • 考虑双向碰撞效应的连续斜交桥地震响应研究

      2019, 41(2):360-369. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.360

      摘要 (777) PDF 19.44 M (662) 收藏

      摘要:为研究双向碰撞效应对连续斜交桥地震响应的影响,采用Kelvin-Voigt模型模拟桥台伸缩缝处的纵向碰撞现象,采用简化滞回模型模拟挡块与主梁的横向碰撞过程,针对某三跨连续斜交桥进行参数对比研究。研究表明,双向碰撞对主梁横向位移的影响远比纵向位移大,其中桥台间隙对主梁平面转角的影响最大,且平面转角随桥台间隙的增大而减小;横向碰撞对墩柱曲率变形的影响远比纵向碰撞大,其中挡块强度的影响特别大,当挡块强度由0%增至50%时,墩柱纵、横向曲率均值分别增大13.43倍、7.21倍。随着斜交角的增大,梁端纵向位移不断增大,横向位移和平面转角则先增后减;墩底纵向曲率不断增大,横向曲率经历先增后减、再增的过程;纵向碰撞效应先减弱后增强,而横向碰撞效应则先增强后减弱。由于横向碰撞对墩柱的影响远大于纵向碰撞,因此在斜交角为15°~45°时,宜设法降低横向碰撞效应。

    • >岩土工程
    • 回填土不确定性对场地地震反应的影响

      2019, 41(2):370-377. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.370

      摘要 (797) PDF 26.81 M (993) 收藏

      摘要:选取某核电场地控制性钻孔的厚度、剪切波速、密度等实际勘探数据,通过改变回填土剪切波速,分析了回填土不确定性对场地地震动参数的影响。研究结果表明:在回填土层厚度不变和模型总厚度不变的情况下,地表的水平向峰值加速度随着回填土剪切波速的增大而减小,但水平向峰值加速度增幅逐渐减小;回填土剪切波速到达一定的波速就不再影响地表水平峰值加速度;随着回填土剪切波速的增加,整个反应谱的谱值都普遍减小。

    • 风浪荷载作用下扩底桩基础桩周土应力特征分析

      2019, 41(2):378-384. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.378

      摘要 (726) PDF 7.01 M (1629) 收藏

      摘要:扩底桩基础在承受水平风浪荷载时,基础周围的地基土表现出复杂的应力变化特性。基于有限元程序ABAQUS,针对近海风机单桩基础受力特点,分别建立扩底桩和等直径桩的有限元模型,着重分析扩底桩受风浪荷载时桩周土的应力特征,并对扩底桩和等直径桩桩周土的应力主轴旋转角度规律进行对比分析。结果表明:扩底桩在承受风浪荷载时,上部桩桩周土偏应力和主应力方向角的变化较为明显,扩底段部分桩周土受动荷载的影响较中段更为明显;随着桩周土与扩底桩距离的增加,桩周土主应力方向角旋转幅值逐渐减小,直到减小为一个较为稳定的值;扩底桩桩周土与等直径桩桩周土的主应力方向角旋转幅值变化规律有所不同。

    • 单轴分级循环加载时冻结粉质黏土的动力特性试验研究

      2019, 41(2):385-391,398. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.385

      摘要 (657) PDF 7.86 M (862) 收藏

      摘要:为研究冻结黏土的动力特性,在不同温度(-0.6℃,-1.0℃,-1.5℃)和不同频率(0.5 Hz,1.0 Hz,1.5 Hz,2.0 Hz,3.0 Hz)时开展单轴分级加载试验。结果表明,随动应变幅的增加,温度和加载频率对土的动刚度、阻尼特性和残余应变特性的影响越来越显著;骨干曲线均呈线性变化特征,相同动应变幅时动刚度随温度的降低和频率的增加而增大;阻尼比随动应变幅的增加先增加再逐渐减小,加载末期呈略微增加趋势;相同动应变幅值时阻尼比随温度的降低和频率的增加而减小;同一级荷载下残余应变随循环次数呈线性不断增加,加载级数越高,残余应变增长越快;不同温度和频率时dεpd/dt随动应变幅的增加而增大,相同动应变幅时dεpd/dt随温度的升高和频率的降低而增大。

    • 弹性波入射时半圆弧凹陷地形对地表位移影响研究

      2019, 41(2):392-398. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.392

      摘要 (661) PDF 10.20 M (668) 收藏

      摘要:基于数值模拟方法系统研究脉冲与正弦SH波及P波垂直入射半圆弧凹陷场地时的地表位移响应,并与相应解析解进行了对比分析。P波入射时,半圆弧凹陷场地由于P波与反射SV波的干涉产生Rayleigh波,会对场地自由表面的稳态位移响应幅值产生较大影响。凹陷内部的归一化Z向位移幅值相比没有考虑Rayleigh波生成时有较大的不同,其在凹陷边缘处没有什么变化,而在凹陷向两侧延伸的方向,会有压缩作用;归一化X向位移幅值在凹陷内部无太大变化,在凹陷向两侧延伸的方向,会有波动状的归一化X向位移幅值。

    • 等效线性场地响应程序对比研究

      2019, 41(2):399-405. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.399

      摘要 (905) PDF 4.34 M (1556) 收藏

      摘要:为了评价4种等效线性场地响应软件的适用性,选取深厚场地作为研究对象,将基岩地震波作为地震输入,根据土层剪切波波速和容重确定初始剪切模量并设置对应的模量衰减和阻尼比曲线,分别用SHAKE 2000、DEEPSOIL、EERA和Strata 4种等效线性场地响应程序计算得到地表的加速度时程及相应的加速度反应谱和傅里叶幅值谱、场地的最大剪应变和峰值加速度随深度的变化曲线。计算结果表明,由4种场地响应软件得到的地表加速度时程对应的加速度反应谱和傅里叶幅值谱一致,由于土层划分方式不同,Strata软件得到的峰值加速度和最大剪应变深度曲线不同。总结4种软件的不同,DEEPSOIL可以较全面考虑土的动力特性,Strata提供随机振动理论进行场地响应分析并可以考虑土层参数的变异性。

    • BP神经网络算法考虑激活函数后对强震路基塌陷变形预测研究

      2019, 41(2):406-411,475. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.406

      摘要 (630) PDF 4.17 M (569) 收藏

      摘要:当前强震后铁路路基变形预测中,相关算法未能考虑激活函数的非线性属性,造成非线性变形特征数据提取不完整,且其特征数据存在偏差,陷入局部最优解。文章提出BP神经网络算法考虑激活函数后对强震路基塌陷变形预测方法,采用双极S因子补偿ReLU非线性激活函数,优化BP神经网络算法,解决非线性路基变形特征数提取问题。利用数据标准化归一方法,对已修正提取的全部变形特征数据进行偏差数据归一,得到路基变形特征数据集合,结合强震后路基变形连接权值计算路基变形预测值,完成强震路基塌陷变形预测。结合实测结果,在matlab下进行预测实验,结果表明所提混合方法可以有效地对水平地震作用下铁路路基塌陷变形程度进行预测,且预测值在误差允许范围内,为铁路的安全运行以及实时维护提供重要依据。

    • 爆炸波土层动力响应对比分析

      2019, 41(2):412-417. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.412

      摘要 (550) PDF 1.29 M (569) 收藏

      摘要:以人工爆炸波为震源,通过现场测试获取基岩及土层的地震动参数,并采用等效线性化分析方法计算相应的地震动参数用于与实测结果进行对比分析。峰值加速度对比结果表明,等效线性化分析方法对于Ⅱ类场地的适应性较好,计算结果与实测结果非常接近,而Ⅲ类场地的计算结果与实测值之间存在较大的误差。加速度反应谱的对比结果表明,无论是计算结果还是实测记录,加速度反应谱的峰值均比基岩输入的要大,且土层反应计算的结果小于实际记录;加速度反应谱的宽度与场地类别关系密切,Ⅲ类场地明显比Ⅱ类场地要大,两类场地的计算结果也均小于实测值。

    • 西安地裂缝场地动力响应规律及影响因素分析

      2019, 41(2):418-427. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.418

      摘要 (588) PDF 12.10 M (767) 收藏

      摘要:在地裂缝密集分布的西安地区,建筑"傍缝而建"的现象非常普遍,地裂缝的存在严重制约了城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,分析地震动作用下地裂缝场地动力响应规律及其影响范围,以西安地裂缝为研究对象,基于室内振动台试验及FLAC3D数值模拟,分析地裂缝场地动力响应中的加速度幅值动力响应特征。在此基础上,进一步分析不同地震波类型、地裂缝破裂面倾角、地震动强度、地裂缝两侧土层错距对地裂缝场地动力响应的影响。研究表明:地裂缝对场地动力响应影响明显,表现为地裂缝一定范围内峰值加速度呈"带状"分布,即地裂缝处峰值加速度最大,随着距地裂缝越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,带状分布范围上盘约30 m,下盘约20 m;地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应",即上盘峰值加速度略大于下盘;地震动强度对地裂缝场地动力响应影响明显,地裂缝倾角、地裂缝两侧土层错距、地震波对地裂缝场地动力响应均无明显影响

    • 基于弹性波频谱特性的沉管隧道灌砂监测方法及应用

      2019, 41(2):428-435. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.428

      摘要 (574) PDF 18.16 M (789) 收藏

      摘要:灌砂基础加固法在沉管隧道基础处理中应用广泛,然而复杂的施工现场及施工过程中的噪音会对监测产生干扰,故准确的灌砂实时监测方法一直是工程界所关心的重要课题。以多层层状介质中的弹性波传播特性为基础,通过对沉管隧道底板灌砂的全尺寸模型试验进行验证,建立基于弹性波频谱特性的无损监测方法。针对沉管隧道底板的水平层状介质模型,获得下部介质变化前后的弹性波响应波形数据,并对其进行波形频谱分析;同时在数据处理时,设定结构注砂变化前后的主频变化范围为滤波频带,进行滤波,降低施工噪音及复杂施工现场的干扰,从而通过工况变化前后的频谱响应差值进行施工进度实时评价。在理论研究的基础上,通过运用可视化窗口的观测结果与频谱监测结果的对比验证,建立响应频谱能量差与砂盘扩散半径、砂盘填充度的对应关系,采用可视化云图等手段,实时有效地监测基础施工的灌砂进度,为沉管隧道基础灌砂施工提供科学依据。

    • 基于三轴试验红层泥岩的邓肯-张模型参数研究

      2019, 41(2):436-444. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.436

      摘要 (542) PDF 10.55 M (905) 收藏

      摘要:兰州地区红层泥岩形成于干旱、半干旱环境,其物理力学特性与其他地区的红层泥岩不同。以G6京藏高速兰海养护维修工程的红层泥岩路基填料为研究对象,通过大量的常规三轴试验,研究含水率对其力学特性及邓肯-张模型参数的影响。结果表明:在不同含水率下兰州地区红层泥岩的应力-应变曲线关系符合双曲线模型。含水率小于最优含水率时,破坏形式为剪切破坏;含水率大于最优含水率,破坏形式为鼓状破坏;随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,内摩擦角减小的幅度更大,究其原因是含水率对黏聚力和内摩擦角的影响机理不同而导致。采用数学模型进行拟合发现:黏聚力、内摩擦角与含水率分别呈二次抛物线与对数曲线关系。不同含水率下邓肯-张模型参数破坏比Rf在区间(0.869,0.984)内波动,K值随含水率增大而减小呈负线性关系,n值随含水率的增大而增大呈线性关系。

    • 基于RS-PCA-GA-SVM的砂土液化预测方法研究

      2019, 41(2):445-453. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.445

      摘要 (664) PDF 4.48 M (668) 收藏

      摘要: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。

    • >地震科学研究
    • 强震前地震时空相关特征研究

      2019, 41(2):454-459. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.454

      摘要 (547) PDF 8.72 M (568) 收藏

      摘要:首先,基于强震前地震活动时间变异系数与b值之间具有相关性,对我国四十次6.5级以上强震震例的震前地震活动时空相关特征作讨论。其次,尝试利用相关过程中"第一阶段"的特性来预测未来强震三要素,给出了预测时间、震级的经验公式。最后,对相关过程"第一阶段"判定的可靠性进行了讨论。

    • 2011年3月11日日本宫城MW9.1地震的预滑与黏滑震相研究

      2019, 41(2):460-468. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.460

      摘要 (898) PDF 17.02 M (891) 收藏

      摘要:实验室内的岩石黏滑实验表明:黏滑错动过程一般可分为预滑、黏滑和止滑三个阶段,其中黏滑过程往往不是一次单点错动过程,而是由多次黏滑错动过程组成,表现出在断层的不同部位多点黏滑错动的特征。
      2011年3月11日日本宫城近海发生了MW9.1大地震。对该地震在全球数字地震仪台网(GSN)的波形记录做了分析,在ERM台(Δ=3.8°)记录的Pn震相前约125.5 s处识别出预滑错动震相Xp;在GSN 98个台的长周期波形记录上识别出三次同震黏滑错动过程中激发出的三个同震黏滑错动震相Xs1、Xs2和Xs3,以及止滑过程中激发出的止滑面波震相XsQ和XsR。根据黏滑实验和观测结果,我们认为ERM台所处的地块在主震前约69.1 s时发生了一次临震预滑错动,激发出了预滑错动震相Xp。主震发生后与弹性破裂过程同时发生了第一次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs1;在弹性破裂开始后约27.5 s时发生了第二次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs2;在弹性破裂开始后约71.0 s时发生了第三次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs3;在弹性破裂开始后约93.1 s时黏滑错动幅度达到峰值Xsm。之后进入止滑阶段,止滑过程激发出了勒夫型长周期面波止滑震相XsQ和瑞雷型长周期面波止滑震相XsR。根据XsQ和XsR震相的周期普遍大于75 s的特征,我们认为XsQ和XsR可能是地幔内传播的面波,并给出XsQ和XsR面波的走时关系。根据主震发生后同震伴随有三个子黏滑错动过程的观测证据,认为此次MW9.1大地震可能是黏滑错动和弹性破裂共同作用的结果。从地震记录图上识别出Xp震相有助于认识主震前的预滑错动过程,且有一定的前兆意义。研究Xs震相以及XsQ和XsR震相有助于认识同震黏滑错动过程并预判震灾损失。

    • 2016年门源6.4级地震前连续重力频率特征分析

      2019, 41(2):469-475. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.469

      摘要 (578) PDF 10.30 M (854) 收藏

      摘要:利用兰州地震台及高台地震台连续重力资料,分析研究了2016年1月21日门源地震前连续重力变化特征。对震前5 d及震后2 d秒采样数据使用快速傅里叶变换(FFT)变换方法进行功率谱分析,发现其频率幅度持续增大,临震前一天减小到正常值后发生地震,同时对震前6 d秒采样数据进行滤波处理,发现在临震前48 h观测到重力扰动信号,周期为4~8 s。门源地震前观测到的频率特征及重力扰动信号分析,可能反映了门源地震前孕震的一个整体过程,这为揭示门源地震产生机理提供了参考。

    • 一种神经网络改进小波的地震数据随机噪声去除方法

      2019, 41(2):476-481. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.476

      摘要 (602) PDF 6.53 M (862) 收藏

      摘要:地震资料的有效信号反射弱,且易受多次波的影响,不可避免地存在随机噪声干扰。提出一种基于神经网络改进小波的地震数据随机噪声去除方法,采用神经网络模型,识别出随机噪声信号,对该信号进行小波包分解,获取多类别随机噪声信号,采用级联BP神经网络模型提取出多类别随机噪声信号,实现地震数据的随机信号压制。实验结果显示,这种改进小波方法对地震数据随机噪声信号的去噪效果较好,在复杂沉积地质结构被探测介质的地震数据随机噪声压制方面具有较强的适用性。

    • 岷江断裂南段地表破裂存在性的讨论与马脑顶异常负地形的成因

      2019, 41(2):482-488. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.482

      摘要 (601) PDF 21.16 M (1018) 收藏

      摘要:岷江断裂南段地表破裂的存在性,是近年来颇具争议的问题。研究区位于南北地震带中段,地震频发,1933年叠溪地震是近现代史一次重要地震,然而其发震构造至今悬而未决,2017年研究区又发生了九寨沟7.0级地震,因此岷江断裂南段地震危险性分析的评估非常重要,而其地表破裂的存在性是首先要查证的问题。研究否定了岷江断裂南段地表破裂的存在,并对马脑顶异常负地形的成因做出分析。

    • 陕西省地电阻率观测干扰因素分析研究

      2019, 41(2):489-499. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.489

      摘要 (603) PDF 19.10 M (560) 收藏

      摘要:运用陕西省2011—2018年地电阻率观测资料,分析得出该省地电阻率观测干扰因素主要有:观测系统故障、自然环境干扰和场地环境干扰;计算观测数据受干扰影响的幅度,得出影响的时间尺度,解析每种类型干扰的表现形式和曲线变化的形态特征,提出干扰抑制的方法及建议,并对干扰影响观测数据变化的物理机制进行分析;阐明地震预报中数据应用的基本工作流程,申明准确识别各类干扰、寻求解决干扰问题途径以及探索新的干扰数据处理方法的重要意义。

    • 强震临震微波动现象跟踪试验研究

      2019, 41(2):500-506. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.500

      摘要 (627) PDF 10.24 M (977) 收藏

      摘要:强震临震微波动是强震临震阶段优势频率集中在11~16 Hz、频谱形态较为整齐的临震异常脉动记录,在汶川、玉树、青川等不同强震前有重现,可用于强震临震判定。为了对强震临震微波动现象进行跟踪检验,利用"兰州地脉动实时监控技术系统"分析2015—2016年间发生在青藏块体和新疆的4次5.5级以上地震震前3个月地脉动连续记录,通过临震微波动事件活动度异常幅度变化和持续时间验证临震微波动现象的重现性,跟踪检验结果符合杨立明等基于临震微波动提炼的震情跟踪指标。

    • >地震应急
    • 基于GIS系统的城市震灾评估和救灾应急的研究

      2019, 41(2):507-512. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.507

      摘要 (663) PDF 2.28 M (550) 收藏

      摘要:地震防灾减灾能力是国家的重点需求,针对当前城市抗震应急存在的灵活性差问题,在过去研究的基础上,将GIS系统应用至城市抗震救灾应急响应中,建立的GIS系统利用地震灾害评估模块、数据库管理模块、地震应急响应和指挥决策模块构成城市抗震救灾应急响应框架,完成城市GIS系统的应用分析。地震灾害评估模块中计算震害总体损失、经济损失和生命损失,实现地震灾害评估信息数据的精确性采集;数据库管理模块中的抗灾救灾应急响应数据库主要利用矢量数据、数字正射影像数据和其他专题数据构成,完成一致性访问各种类型数据,提高城市抗震救灾应急响应灵活性;在响应与决策模块中利用核心服务器实现数据信息的上传下达,实现快速救援响应。研究中对这套GIS系统与当前方法做对比,进行抗震救灾过程灵活性、救援数据精准性的比较实验。实验对比结果表明,所提研究成果提供的救援数据精确性强,且运行过程中灵活系数等部分指标高于当前研究。

    • 震后紧急供电的电力网络安全检测研究

      2019, 41(2):513-519. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.513

      摘要 (563) PDF 1.18 M (499) 收藏

      摘要:当前震后紧急供电安全检测方法忽略了电网节点的三相电流不对称问题,未计算电力网络节点功率、支路电流及网损,导致电力网络进行节点连通安全检测准确率低。据此提出震后紧急供电的电力网络安全检测方法,根据连通度矩阵电力网络节点的工作参数,电力网络潮流计算不同节点的电压向量。利用快速耦合法优化牛顿拉夫逊法的计算速度,求出节点功率、支路电流及网损数值。以所构建的电力网络节点连通安全检测模型为基础,采用蒙特卡洛方法完成震后紧急供电的电力网络安全检测。经实验证明,所提方法可有效检测震后紧急供电的电力网络节点安全性,当震动加速度分别为0.05 gal、0.20 gal、0.80 gal时,实验对象连通安全检测结果分别为较高、中等和极低状态,与实际结果均一致,说明所提方法能准确检测电力网络节点连通的安全性。

    • 基于可视化遥感的地震大区域灾情收集系统

      2019, 41(2):520-525,538. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.520

      摘要 (520) PDF 3.92 M (643) 收藏

      摘要:地震现场与一般灾害现场不同,其受灾区域较大,常规的基于遥感信息进行灾情收集时,采集信息零散混乱无法形成可视化直观分析结果。为解决该问题,设计基于可视化遥感技术的地震大区域灾情收集系统,利用遥感信息采集大区域的优势,配合设计网络通信层、数据收集层、数据库层、GIS遥感平台层和应用层组成的系统硬件,采用GIS三维重构技术,对灾情进行可视化呈现。实验结果说明,系统最长响应时间为1.857 s,最大CPU占用率和消耗分别是80.8%和1 656 MB,信息可视化重现程度高。

    • 地震灾情场景计算机在线模拟系统设计

      2019, 41(2):526-531. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.526

      摘要 (930) PDF 5.61 M (697) 收藏

      摘要:传统大型多道地震物理模拟系统缺乏对地震灾情场景的图像直观整合,可观赏效果差。设计基于GIS的地震灾情场景计算机在线模拟系统,从系统层次划分以及软件实现两方面完成地震灾情场景的在线模拟,系统由数据层、逻辑层和应用层构成。利用逻辑层中灾情场景生成模块自动整合功能,依据研究地区的GIS数据及其开发部件的底层支持,构建建筑物的三维像素点集合模型,实现灾后场景构建;通过地震动场判定和三维坐标转换,构建灾后场景。实验结果表明,所设计的系统模拟地震灾情场景图像最低误差均值仅为3.4,观赏性好,系统功能及性能满足实际需求。

    • >技术交流及其他
    • 震后重建区域的房屋基础土方施工方法

      2019, 41(2):532-538. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.532

      摘要 (621) PDF 3.72 M (569) 收藏

      摘要:考虑地震活动对建筑破坏的影响以及当前房屋基础土方施工中计算得到的土方量与实际土方量之间的误差较大,后期造成沉降、施工耗时等问题。提出房屋基础土方施工方法并应用到震后重建区域,分析房屋基础土方施工场地积水、橡皮土和密度不达标的问题,提出相应的解决措施,通过计算单位面积的土方量获得房屋基础土方施工现场的总土方量,根据土方量计算结果结合施工场地条件、工期要求和设计方案,采用navisworks软件和Revit软件构建三维模型,根据模拟结果调整并优化施工方案,完成震后重建区域中房屋的基础土方施工。实验结果表明,所提方法的土方量计算结果准确率高、可一定程度抑制由于地震造成的沉降,施工耗时少,整体的施工效率高。

    • 装配式钢混组合结构加固时抗震性能模糊综合评估模型研究

      2019, 41(2):539-544. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.539

      摘要 (593) PDF 1.18 M (473) 收藏

      摘要:参数化的装配式钢混组合结构建筑信息模型缺少结构信息描述,无法实现装配式钢混组合结构图档的修正和自主更新,对结构构件的损伤评估效果差,抗震加固性能差。据此提出用于装配式钢混组合结构抗震加固的建筑信息模型,模型框架包括建筑设计模型、结构设计模型、结构抗震加固设计和损伤评估;通过结构构件的实体定义、属性定义和关联性定义,全面描述柱、梁、板和墙等钢混组合结构构件的抗震加固性能信息;采用模糊加固评估方法获取精准的结构构建综合损伤指数,评估结构构件的加固等级,提高抗震加固性能。经实验证明,所设计模型得到的结构损伤指数与实际损伤指数的误差低于0.03,说明该模型分析装配式钢混组合结构抗震加固性能准确性较高。

    • 甚宽频带地震计噪声与环境耦合研究

      2019, 41(2):545-548. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2019.02.545

      摘要 (622) PDF 4.58 M (709) 收藏

      摘要:首先以甚宽频带地震计为研究对象,分析垂直向的片簧系统理论模型,探讨气压变化对仪器的LP噪声影响;通过理论分析,得出垂直向的片簧系统受气压变化影响较大。根据片簧系统的理论模型,设计一种密封安装方法,通过实验探讨地震计噪声与环境耦合关系(气压、温度和底座变形的关系)。最后对实验数据进行功率谱噪声分析,结果显示抽真空后地震计三个分向的噪声均降低,其中在100 s处垂直向、东西和南北向分别降低了10 dB、5 dB和6 dB。

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