摘要:

摘要:为深入剖析黄土与古土壤工程性质的影响因素,以陕西渭北晚更新世黄土与古土壤为研究对象,基于核磁共振、比表面积测试并结合理论分析对结合水膜厚度进行研究。试验结果显示:黄土与古土壤的结合水膜厚度存在明显差异,黄土的结合水膜厚度明显大于古土壤,原因在于古土壤孔隙体积及孔径小于黄土,而古土壤中高价阳离子含量大于黄土,同时古土壤颗粒表面分布铁锰质薄膜,其亲水性较弱。分析结合水膜与黄土湿陷性、回弹变形等工程特性间的关系,发现黄土-古土壤的湿陷性随结合水膜厚度的增大而增强,随结合水膜厚度的减小而减弱,结合水膜厚度与卸荷变形系数呈正相关关系。综合分析说明,高价阳离子含量、颗粒表面特性,及孔隙性的不同造成了黄土与古土壤结合水膜厚度的差异,从而导致黄土与古土壤的湿陷性等工程性质有显著区别。

摘要:桥梁在长期服役过程中面临的氯离子侵蚀作用会导致材料性能退化,进而影响桥梁结构的抗震性能。准确评估服役桥梁的抗震性能可以有效保障和提高桥梁结构的安全性,因此开展考虑时变效应的桥梁地震易损性分析非常必要。考虑到地震易损性分析涉及大量的动力时程分析,计算效率很低,故采用高斯过程模型取代耗时的动力时程分析,旨在提高地震易损性分析效率。以一座三跨连续梁桥为例,探究氯离子侵蚀作用下桥墩材料性能的退化规律,建立纵筋、箍筋以及保护层和核心混凝土材料性能退化时变曲线;基于高斯过程模型和联合概率地震需求模型,建立桥梁系统在不同服役年限下的易损性曲线和曲面。结果表明:(1)氯离子侵蚀作用明显降低了桥墩钢筋混凝土材料的强度；(2)氯离子侵蚀作用明显提高了高等级损伤的桥梁地震易损性,结构更容易发生高等级损伤。

摘要:为准确评价安哥拉红砂场地的自重湿陷特征,开展现场试坑浸水试验,对地表及不同深度地层变形、水分入渗规律和浸水前后标贯击数进行监测与研究,并对现场试验与室内试验结果差异性进行探讨。结果表明:浸水后红砂地基表现为持续抬升,变形曲线可分为陡升、缓升、不稳定和趋于稳定4个阶段;深度8 m以上红砂地层为湿陷沉降变形,累计沉降量为5.6 mm,远小于室内试验计算的自重湿陷沉降量137 mm;红砂竖向渗透速率和水平渗透速率均较大,浸水和停水后红砂含水率变化较快,红砂持水性较差,浸水过程中红砂地层的饱和度小于80%,为非饱和渗透;浸水后红砂地层标贯击数显著降低,具有显著的软化特性。红砂较大的渗透系数和较差的持水性导致红砂很难达到饱和状态,是自重湿陷沉降量实测值远小于计算值的因素之一,一般工程建设中建议可不考虑红砂地基的湿陷特性,而将其按软化特性进行设计。研究结果不仅可指导红砂场地未来工程建设,还可为其他砂土湿陷性评价提供借鉴。

摘要:传统磁流变减隔振器通常由线圈持续供电,不仅增大耗能,也会减少器件的使用寿命。基于磁流变凝胶(MRG)的剪切工作原理,运用剪切型结构设计一种新型磁流变凝胶减震装置，采用永磁体和线圈共同控制磁场大小和方向,通过改变磁流变凝胶的磁化程度实现阻尼力大小的控制。将该装置安装在一2层钢框架结构模型的底层,采用恒定电流控制法开展磁流变减震结构振动台试验研究,分析不同电流下减震结构系统对不同地震波的振动控制效果。试验结果表明:该磁流变凝胶减震装置能够显著降低结构的动力响应,对于不同的地震波其减震效果有所差异,随着峰值加速度的增加其减震效果有所下降。

摘要:青藏高原东南三江流域广泛存在堆积体斜坡,该类斜坡极易演化为滑坡灾害。以四川巴塘下归洼斜坡为例,通过振动台模型试验研究地震诱发的堆积体滑坡动力响应特征与破坏模式。试验结果表明,在地震作用初期,由于孔隙被挤密,斜坡的自振频率增大；在茂县波激励下,斜坡肩部动力响应最强烈。高幅值茂县波激励下,因斜坡整体刚度降低,放大效应减弱。Hibert谱描述了地震波在斜坡中的传播特征,向斜坡顶部传播时,地震波高频能量显著增强,地震波经过堆积层后,放大效应减弱。在足以致使堆积层滑动的强震作用下,坡表一定深度下动力响应呈现一致剧烈现象,斜坡上部会形成“脱离体”,“脱离体”在地震作用下上下颠簸运动;在临滑时,坡表出现最强烈的动力响应。斜坡的破坏模式为:地震初期,在重力和地震耦合作用下,坡表土体剥落;随地震幅值增加,坡肩与堆积层发生明显相对位移,堆积层表面出现裂缝;最终,坡脚发生明显相对位移,随后堆积层偏离基岩加速滑塌。基于地震信号特征的斜坡堆积层滑落过程可分为三阶段:(1)稳定阶段;(2)临滑阶段;(3)滑移阶段。

摘要:针对结构弹性时程分析时无法考虑周期折减的问题展开研究,通过对比结构时程分析的过程中，地震波的选取是否考虑周期折减的差异,提出采用增大系数放大时程分析法输入地震波有效峰值加速度以及地震响应；考虑弹性时程分析过程中，周期折减对结构地震作用的增大效应。理论分析增大系数取值的影响因素,并基于单自由度体系对比两种调整方法的效果及差异,采用实际算例以验证所提出弹性时程分析中考虑周期折减调整方法的有效性。结果表明:增大系数的取值与周期折减系数、结构自振周期及场地特征周期等因素有关;对于单自由度体系,两种调整方法具有完全相同的调整效果;按文章提出方法考虑周期折减的算例结构,弹性时程分析所得各楼层地震剪力及层间位移角与考虑周期折减的反应谱(CQC)计算结果均较为接近。

摘要:黄土湿陷性常引发黄土地区构筑物基础发生沉降甚至破坏,给黄土地区基础设施建设造成了严重的威胁。通过改良黄土可减轻和降低湿陷性的危害,拟采用绿色可降解工业废料木质素对湿陷性黄土进行改良,发现木质素改性黄土可显著减轻黄土湿陷性的危害,并从形变机制和微结构两方面对改良机制进行解释。研究结果表明:2%木质素掺量的黄土试样,其原有的强烈湿陷性已基本消除,改良效果在4%木质素掺量达到峰值;从形变机制看,木质素的加入改变了其结构特征,原本由湿陷性导致的结构失稳在加压期间被释放,致使改良土受湿陷影响降低;从微结构角度看,木质素会使黄土颗粒之间产生新的胶结物,使颗粒之间的联结力增强,从而提升其改良效果。通过室内试验验证木质素在抑制湿陷方面的有效性,2%木质素掺量即可达到改良效果且具有量省效宏的优点,同时符合绿色施工理念并提高工业副产品木质素的利用率,为实际工程解决湿陷问题提供新参考。

摘要:单体建筑无筋砌体结构的抗震韧性较差,在地震中容易发生严重破坏和倒塌。为此,以抗震韧性为参数指标,对单体无筋砌体结构进行加固并分析,研究其在地震作用下的抗震能力。以某实际工程作为研究对象,运用ANSYS软件建立单体建筑无筋砌体加固有限元模型,选取中国汶川地震波、日本阪神大地震波、美国克恩县地震波、中国台湾集集地震波及人工地震波作为地震动输入,利用韧性指数法和韧性等级法,从无筋砌体加固体系在震后的修复费用、修复时间及人员伤亡等方面进行分析,得到抗震韧性评估结果。研究表明:(1)在罕遇地震、设防地震和多遇地震的情况下,单体建筑无筋砌体结构的层间位移、层间剪应力、破坏程度均大于单体建筑无筋砌体加固体系;(2)在受到地震强弱因素影响下,无筋砌体结构的抗震韧性指数最高为0.877,而其加固体系的抗震韧性指数最低为0.908;(3)在经历不同地震波后,无筋砌体结构受到较大损害等级占比较高,人员伤亡较重,需要花费较长的时间和较多的费用完成灾后重建;而经过加固后的无筋砌体结构,加固体系受到较小损害等级占比较高,人员伤亡较轻,且能够用较短的时间和较少的费用完成灾后重建。

摘要:基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度变化对结构抗震性能的影响规律。结果表明:有锚定板参与时桥台承载能力有明显提升,耗能能力增强;结构破坏主要由土体失效与钢绞线断裂引起,桥台与锚定板未发生破坏;在一定范围内增大钢绞线直径可以显著提升结构的承载能力,减缓刚度退化;提升台背填土弹性模量可以增加桥台承载能力;锚定板布置方式的改变基本不影响桥台承载能力;锚定板面积与台背面积比值较大时结构初始承载能力较强,但后期刚度退化较快;满足设计要求后钢绞线的长度不宜过大。

摘要:大地震发生后往往会伴随强余震发生,强烈余震会加重结构的破坏程度,在抗震设计及结构损伤评估中考虑余震的影响是一重要课题。采用NGA-West2数据库建立主余震序列型地震动记录数据集,基于损伤等效思想定义主余震作用下PGA放大系数α,针对单自由度体系结构,通过动力时程分析建立不同相对强度、不同场地条件下平均PGA放大系数谱,进一步通过回归分析构建PGA放大系数谱的预测方程,分析统计结果的离散性。结果表明:PGA放大系数谱受场地条件影响较小,受主余震相对强度影响显著;放大系数谱值随周期增大而减小。谱预测方程能够提供目标损伤下结构的主震PGA放大需求,并可以作为设计谱调整系数使用,以实现在结构抗震设计及结构损伤评估中考虑余震的影响。

摘要:快速可靠地检测服役桥梁的承载刚度对保障道路交通线路的安全运营具有重要意义。文章提出一种基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定方法,并以某实际工程中一座简支梁桥为试验对象,对所提方法的可行性和准确性进行验证。设计传统桥梁荷载试验的中载和偏载加载方案,测得各工况下简支梁桥跨中截面的实测静挠度,基于环境激励进行联合测点模态试验和局部测点模态试验,预测简支梁桥跨中截面的模态挠度,并结合桥梁理论挠度计算结构挠度校验系数。结果表明:中载、偏载工况下联合测点模态试验预测的跨中截面模态挠度与静载试验跨中截面实测静挠度的相对误差最大不超过5.7%,基本满足工程精度的要求；联合跨中截面测点和桥面加载点测点的联合测点模态试验能够准确评估桥梁的承载刚度；仅在跨中截面布置传感器的局部测点模态试验预测的模态挠度基本等价于联合测点模态试验预测的模态挠度,两者的相对误差小于2%,局部测点模态测试预测的跨中截面挠度校验系数与静载试验的实测挠度校验系数相比具有很好的一致性。

摘要:为研究地震作用下非均质场地各个土层放大效应以及分层土-隧道的地震响应,以大连某实际工程为背景,基于地震作用下隧道结构动力响应的理论,采用收敛约束法,通过ABAQUS构建分层土-隧道三维有限元模型,并结合振动台试验,验证模拟的准确性;将自由场与有隧道场地进行对比,并结合加速度和傅里叶曲线对模拟数据进行分析。结果表明:(1)土体性质和激励大小对地震波的传递有影响,随着场地由浅到深逐渐增加,峰值加速度逐渐放大,不同分层介质的主要频率和频谱形状发生明显变化；(2)隧道会放大远场的加速度响应,略微降低近场的动力响应；(3)软弱夹层的存在对地震动的放大作用也有明显影响,不同分层介质的不同特性导致土层刚度不同,从而影响地震作用下层状土-隧道的动力相互作用。

摘要:基于强震观测记录,采用广义反演法和HVSR法分析日本仙台盆地48个强震台站以及场地v_S30和盆地深度对放大效应的影响。研究表明,相比于广义反演法,HVSR法能够较好地给出场地主频,但会明显低估放大效应的幅值；处于盆地外不同位置的浅源地震引起的盆地放大效应差异明显,仙台盆地南部海域地震引起的放大效应最大,盆地北部陆地地震引起的放大效应最小;盆地南部和东部地震引起的S波的放大效应与v_S30的相关性较强,北部地震的放大效应与v_S30基本不相关;盆地S波的放大效应与盆地深度在0.5~5 Hz频段内的相关性较强,在0.25~0.5 Hz和5~10 Hz频段内基本不相关。

摘要:采用增量动力分析方法,探究水平向地震下地层空洞对盾构隧道地震响应特征的影响规律。针对管片损伤及周边地层应力,选择弯矩比作为性能评价指标,峰值加速度(PGA)及峰值速度(PGV)作为衡量地震强度指标(IM),阐明椭圆形空洞对管片抗震性能的影响,得到隧道结构的地震易损性曲线。研究表明:椭圆空洞加大了浅埋盾构隧道的地震破坏概率;PGA与PGV均可作为IM并获得相应的隧道易损性曲线;使用弯矩比作为破坏指标,PGV作为地震动指标,其对应的易损性曲线对地层变异性更敏感。研究结论可为潜在空洞发育区防震方案的制定提供参考。

摘要:为揭示木钙对兰州黄土水理性质的影响,基于不同的木钙掺量和养护龄期,通过水滴入渗试验、渗透试验和崩解试验分析木钙土斥水性、渗透性和水稳性,并利用X射线衍射试验、扫描电镜试验探讨木钙土的改良机理。研究结果表明:木钙的掺入可以提升黄土的斥水性、水稳性,低掺量木钙土提升幅度有限,高掺量木钙土整体表现良好,而减弱渗透性的作用有限;木钙土的水理性质发挥具有龄期效应;28 d养护龄期下,木钙土的水理性质参数随木钙掺量的变化存在广义上的峰值,但峰值与木钙掺量的关系存在一定差异;木钙土的水理性质同力学性质保持了一定的正向关联性。木钙土并未产生新的矿物成分,但土颗粒双电层厚度变薄,而且胶结生成物包裹联结颗粒、填充孔隙,从而改善木钙土的水理性质。

摘要:位于断裂带附近的兰新高铁硫磺沟大桥长期受到近断层地震作用的威胁。为分析该桥梁的地震易损性,利用OpenSees软件建立含三维土层结构的桥梁非线性有限元模型,采用增量动力分析法和概率地震需求模型,以该桥梁的4个典型连续桥墩为研究对象,考虑桥梁材料的不确定性,运用拉丁超立方抽样方法得到大量模型-地震动样本，进行非线性动力响应分析,并通过一阶界限法得出桥梁系统易损性曲线的上下界限。研究结果表明:桥梁系统抗震性能良好,在该地区的极罕遇地震动下完全破坏概率低于30%;单个桥墩的抗震性能优秀,在极罕遇地震动下完全破坏概率仅为6.92%;地震动荷载达到0.35g时桥墩处于弹性阶段与塑性阶段的临界点;相对较高的桥墩(3^#、4^#桥墩)比相对较低的桥墩(1^#、2^#桥墩)刚度更大，变形和耗能能力更强。文章评估了近断层地震作用下兰新高铁硫磺沟大桥的抗震性能,可为震前的风险预防与震后的救灾减灾决策提供重要依据。

摘要:目前对建筑结构进行主余震序列作用下的动力响应研究表明,主震过后的余震往往会造成结构损伤的累积,导致结构裂缝扩展甚至倒塌,但主余震分析在土遗址的分析中却应用较少。以锁阳城塔尔寺中心大塔为研究对象,基于目标谱匹配方法选取6条自然地震动记录调幅,进行单一主震与主余震序列作用下的动力响应分析。结果表明:加速度与位移响应沿佛塔高度的变化趋势在主震作用与余震作用下基本一致,加速度与竖向位移最大值位于佛塔顶点,而水平位移最大值位于覆钵体与塔身结合处;结构在主震作用下产生塑性损伤后,余震会扩大损伤的范围和程度,且损伤严重的部位扩大效果最明显。通过以上分析得到塔尔寺中心大塔的薄弱位置,提出在合适部位进行支护加固等改进措施。

摘要:为能够在短时间内建成区域高密度地磁场观测台网,实现地磁场数据成网、成片观测，需要解决精准捕捉极震区特大震前磁场异常现象的问题。项目组利用物联网通信技术,基于RM3100三轴磁传感器,开发低成本地磁场监测设备,并部署在天津市宝坻区、武清区,同时利用人工智能数据分析技术和时序数据存储技术,开展地震前兆异常自动判定和可视化预报技术研究。该成果在2022年6月23日天津宝坻M2.0地震中得到了验证,说明低成本地磁场观测系统不仅对大震有察觉,对于近距离的中小地震同样敏感。

摘要:海底地震仪是一种重要的海洋地震观测设备。针对中国近岸浅海洋流噪声大和人类活动频繁的特点,提出链式地震观测方式并对链式海底地震仪节点进行机械结构设计。首先根据内部构件尺寸与布局对地震仪节点整体结构进行设计;然后通过理论计算与有限元仿真方式确定地震仪节点仓体的壳体厚度、端盖厚度和密封尺寸;最后通过压力试验验证所设计的地震仪节点结构的耐压和水密性能符合要求,通过地震观测对比试验验证其接收天然地震的能力。此链式海底地震仪未来将应用于浙江近海的实际地震观测,提供实时连续的地震观测数据。

摘要:为满足数字化时代应急处置的新要求,基于随机有限断层法的发展,利用青海门源地区地下三维速度结构的模型和v_S30数据,通过逐步迭代射线追踪法、格林函数位移解析相位谱和有限断层法的联合计算,以青海门源6.9级地震为例,获得具有地表土层放大效应的强地震动模拟数据,进而绘制出研究区内PGA和烈度分布模拟图；并与实际台站记录的PGA和实地调查烈度结果相比,其烈度区划范围基本一致,同时也验证此联合计算方法可用于未来地震灾害的快速评估,并为灾后应急救援提供参考。

摘要:地震前后气体地球化学信息的研究在地震监测预报中具有较高的应用价值。为研究2021年5月22日青海玛多M_S7.4地震与CO时空变化之间的关系,在以瓦里关大气观测站地面数据验证大气红外探测仪(AIRS)反演数据可靠性的基础上,提取玛多M_S7.4地震前后AIRS反演的CO数据,通过滑动均值法、差值法对玛多地震前后不同尺度的CO浓度数据进行处理和分析。结果表明:利用卫星遥感数据提取CO地球化学信息是可靠的。时间上,玛多M_S7.4地震前两个月CO浓度开始波动,出现峰值,地震发生后恢复平静;空间上,震中位置的CO浓度在近地面变化尤其明显,震中及附近区域的CO浓度从3月开始逐渐升高,由离散分布逐渐向震中和发震断裂带聚拢靠近,到4月底达到最大异常18.60×10^-9,异常高值中心的连线与发震断层江错断裂走向、地表破裂分布一致。排除背景值和季节变化的影响,推断CO浓度异常变化是地震引起的,主要归因于地下气体释放和岩石挤压碰撞产气,气体逸散后在大气圈中发生的一系列化学反应起次要作用。

摘要:地震预警作为目前能够有效减轻地震灾害的手段之一,可以在破坏性地震动来临之前提供几秒至几十秒的预警时间,提醒预警区域采取紧急处置措施以减轻人员伤亡和财产损失。地震预警是一个复杂的系统,其中利用地震参数快速、准确地进行实时震级估算是其有效发挥减灾作用的关键。文章基于2012—2020年发生在甘肃省及邻区的190个地震共821条记录(3.1≤M≤6.6),计算分析在P波1~10 s时间窗长度内，两种地震预警参数(卓越周期τ_c和位移幅值P_d)分别在垂直向、水平向和三分向均值测项三种不同条件下与峰值参数PGV、PGD的相关性,拟合相应的预警震级快速计算模型,并将估算震级M_E与实际震级M_C进行比较。结果表明：时间窗长度的改变对结果有一定的影响,而测项改变造成的差别较小。此外,在拟合度、预测残差均值和标准差，以及残差分布等预测效果方面,采用参数P_d的模型性能优于参数τ_c。考虑到参数和震级的实时计算以及预警信息发布的时效性要求,推荐在该地区应用垂直向记录P波到时3 s后的参数P_d来进行地震预警震级实时快速计算。

摘要:针对现有地震直达P波到时拾取网络精度低、误差大等问题,结合UNet++编码、解码器,融入特征过滤器设计一种具有地震震相特征分析与融合能力的轻量级P波到时拾取网络PPNet,实现对地震P波的高精度、低误差拾取。首先,该网络在编码器模块采用大卷积核、低通道数的卷积层,对输入的地震信号进行深度特征提取;其次,在解码器模块的特征还原过程中加入特征融合机制,补全特征信息,避免序列特征污染问题;最后,仅对编码器后三个下采样模块添加特征过滤器,深入挖掘特征序列,通过细化P波到时特征,提升到时拾取精度。实验结果表明,提出的网络在0.1 s、0.2 s、0.3 s误差阈值下P波拾取率分别为80.73%、94.01%、97.81%,平均绝对误差0.078 s,均方误差0.021,与现有P波拾取传统方法和深度学习算法相比性能更优。

摘要: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。

摘要:2023年12月18日,甘肃省积石山县发生M_S6.2逆冲型地震。该地震发生在祁连活动地块拉脊山北缘断裂带,在断裂两侧曾发生过20余次5级左右中强地震,地震活动频次高,因此研究拉脊山断裂带特征具有重要意义。根据拉脊山断裂走向和此次地震余震分布,在刘集乡布设一条线性密集台阵,利用不同方位的余震事件计算体波的走时延时和放大效应。结果表明,P波和S波分别存在6个采样点(约0.012 s)和15个采样点(约0.03 s)的走时延时,推断出台阵西侧存在一个约150 m宽近似垂直的断层低速带,且该结果与远震P波相似性系数矩阵结果一致。

摘要:地震灾害人员伤亡快速评估对于地震应急响应至关重要。区域地理环境、人口密度和建筑结构等多种因素对地震人员伤亡具有重要影响,文章针对中国大陆按照分区开展地震死亡人员评估方法研究。为充分考虑地震对不同地区造成的差异性影响,根据人口密度、地理环境、建筑结构等情况,将中国大陆划分为西北、西南和东部三个区域,并按地震最大烈度对样本进行分类;然后采用随机森林方法和自助采样法,根据每个特征的重要性排序选取震级、震区面积和人口密度三参数,建立粒子群优化极限学习机(PSO-ELM)地震人员死亡评估模型。研究结果表明,模型在预测性能方面表现良好,在不同地区和烈度下具有较好的适用性和泛化性,能够为地震应急响应和地震灾害风险评估提供重要技术支撑。