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    ISSN 1000-0844

    CN 62-1048/P

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      地震研究
      • 基于数据挖掘的甘肃武都殿沟泉氡异常与地震活动统计关系研究

        刘春国,余丹,陶志刚,樊俊屹

        2021,43(6):1263-1268, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1263

        摘要:

        殿沟泉气氡浓度在汶川地震后经常出现成簇高频震荡异常。应用数据挖掘方法,采用正规化、聚类、特征值计算等方法对氡观测数据和地震目录进行预处理,提取气氡异常、震级、震源深度和地震分区等参数,在此基础上采用贝叶斯网络模型开展殿沟泉氡异常与周边区域地震活动统计关系研究。利用聚类开展的地震分区结果显示与构造分区基本吻合,反映出不同构造单元地震活动的丛集性特征;贝叶斯网络模型结果表明泉点气氡异常与周边地震活动有关,特别是与汶川地震主震区龙门山断裂中段和临近区青川断裂区域的地震活动有关。研究结果有助于了解泉点气氡对周边地震响应的差异性特征,对未来该泉点气氡异常的判断与地震预测有参考意义。为地震前兆异常分析和地震活动分区提供了一种新的技术思路和方法。

      • 甘东南地球物理场异常与夏河MS5.7地震关系分析

        苏鹤军,曹玲玲,范兵,李晨桦,周慧玲,马东正

        2021,43(6):1269-1279, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1269

        摘要:

        基于甘东南地区2019年地球物理场年度异常,对该区域的地球物理定点观测资料进行全时空扫描,9个台站18个台项在夏河MS5.7地震前出现异常变化。从异常的重复性、多学科前兆的协调性、异常的时空演化及震后异常变化4个方面对各个异常进行信度划分,并根据划分结果定量计算了各个异常与夏河地震关系的信度值。结果显示:18项异常的信度都在50%以上,表明作为夏河地震的前兆异常基本可信,但异常信度存在差异,其中临夏水位、临夏钻孔应变NS向和武都两水水位的信度最高,达到80%,临夏水温和天水钻孔应变NS、NW向的信度最低,低于60%。空间分布上,分布在光盖山—迭山断裂的异常信度较高,而位于西秦岭北缘断裂北侧的异常信度较低,这与该地区构造应力的集中和孕震机制有关。地球物理异常信度分析对建立有效的地震预报指标体系具有很好的促进意义。

      • 多层介质中利用sPn与Pn到时差确定震源深度的研究

        王瑶,万永革

        2021,43(6):1294-1302, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1294

        摘要:

        为利用sPn与Pn波的走时差测定震源深度,进一步提高地震震源深度的测定精度,推导多层介质下sPn与Pn波的走时差与震源深度的关系,发现走时差与震中距无关,只与震源深度及区域地壳速度模型有关。震源在同一层中,走时差曲线的斜率不变,而当震源位于不同层中时,sPn-Pn走时差曲线的斜率不同,并呈分段直线的走时差曲线形态。地壳速度结构纵向越不均匀,多层和单层介质下利用sPn-Pn走时差计算的震源深度误差就越大,走时曲线的各分段直线斜率相差越大;探讨地壳中sPn与Pn波传播路径相同但波速不同的单层地壳速度模型,发现单层介质下波速越大,测定的震源深度越大;对于同一地区相同的地壳分层结构,测得的震源深度随着泊松比的增大而减小。基于前人给出的中国五个典型块体多层平均地壳模型,给出sPn-Pn走时差与震源深度计算公式速查表。

      • 基于专利角度的防震减灾领域技术研发态势分析

        季婉婧,宋姗姗,苏小芸

        2021,43(6):1317-1325, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1317

        摘要:

        防震减灾事业发展需要高科技的支撑,从专利角度对防震减灾领域技术研发情况进行分析,有助于准确把握该领域技术全球发展态势。基于incoPat全球专利数据库对国际领域内防震减灾专利进行研究,揭示全球防震减灾领域技术的研究现状、研究热点及研发布局。结果显示:全球范围内对于防震减灾领域技术的研发一直在持续增加,2004年之后快速增长;中国在专利总量和增长率方面远超其他国家,美国专利质量整体最高;高价值专利主要包括振动传感器和加速度计、地震预警系统和报警器、抗震墙和抗震结构、隔震支座、电梯控制装置、地震应急指挥系统、地震应急处置和逃生装置、救灾机器人等。

      • 2016年阿克陶MW6.6地震的同震断层滑动分布及库伦应力变化

        解柳,吴绍宇,康明哲,曾庆伟,朱毅诚

        2021,43(6):1334-1342, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1334

        摘要:

        2016年11月25日新疆阿克陶地区发生的MW6.6地震,对当地人民生命造成一定的危害。基于Sentinel-1数据获取该地震的视线向同震形变场,采用贝叶斯方法反演单一断层走向为106.9°、倾角为73.8°、震源深度为17.35 km,在此断层几何模型基础上,以最速下降梯度法(Steepest Descent Method,SDM)反演滑动分布,结果表明断层面上存在两个滑动峰值,其中位于断层西侧的最大滑动量为0.66 m,深度为11.7 km,位于断层东侧的最大滑动量为0.83 m,深度为7.5 km,根据反演结果模拟LOS形变,其最大残差为~5 cm。构建倾角分别为70.79°和55.33°的双断层几何模型,并根据双断层几何模型反演了滑动分布,结果表明单一断层模型与双断层模型的滑动分布具有一致性,但是最大滑动量值有所不同,相对于单一断层模型的滑动分布而言,双断层模型的滑动量在西侧增大,其值为0.68 m;而在东侧减小,其值为0.77 m;最大残差降低了约2 cm。双断层模型库伦应力增加区域与余震的分布比较吻合。

      • 祁连山主动源观测台站场地响应分析

        姜秀璇,郭晓,范兵,邹锐

        2021,43(6):1343-1351, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1343

        摘要:

        场地响应是精确测定震源参数和稳健估计出高精度地壳介质衰减变化的关键影响因素之一,采用H/V尾波谱比法,对祁连山主动源观测台网中40个短周期观测台站的场地响应进行了分析。结果表明,祁连山主动源观测台网中40个短周期观测台站均存在不同程度的放大(衰减)作用,根据40个台站观测波形的尾波场地响应曲线特征,可将其分为平坦类、放大类、高频衰减类,在1~20 Hz频段内部分台站场地响应曲线呈现平坦,场地响应值为1~2倍;而大部分台站在不同频段有明显放大(衰减)作用,场地响应值为0.3~9倍。台站台基岩性可能是决定场地响应曲线特征和大小的主要因素,且与台基介质密度具有反相关性。

      地震工程
      • 边坡稳定性分析及滑移面快速确定

        叶帅华,章瑞环,袁中夏

        2021,43(6):1361-1367, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1361

        摘要:

        针对边坡稳定性分析及滑移面确定这一工程问题,提出一种解析法。首先根据基本假设及边坡的几何关系,建立边坡滑移面确定模型,推导出滑移面控制方程;然后基于极限平衡理论,采用解析的方法推导出与滑移面控制方程相关联的安全系数解析表达式;最后通过求解目标函数(一元函数)在定义域上的最小值,求出边坡最小安全系数及对应的临界滑移面。通过算例验证表明:本文方法的边坡稳定性分析结果与传统极限平衡条分法分析结果基本一致,最小安全系数偏差不超过±5%;本文方法所确定的临界滑移面与基于传统极限平衡条分法所广泛搜索的临界滑移面比较接近。本文方法对于高效、精准地进行边坡稳定性分析及滑移面确定具有借鉴意义。

      • 隔震与非隔震支座对混凝土箱梁桥地震易损性的影响

        方圣恩,唐永久

        2021,43(6):1368-1376, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1368

        摘要:

        为评估隔震和非隔震支座对桥梁地震易损性的影响,以一座3跨连续混凝土箱梁桥为分析对象,首先建立采用铅芯橡胶隔震支座与非隔震型盆式橡胶支座下桥梁的数值模型,求得不同程度地震作用下墩顶与支座的最大位移响应;再定义转角延性比损伤指标,结合支座剪应变,分析桥墩和支座的地震易损性情况;最后通过宽界限法建立全桥地震易损性曲线。研究结果表明,支座是较容易发生损坏的构件,而桥梁系统比桥墩或支座更易发生破坏,同时铅芯橡胶支座的破坏概率明显低于非隔震型盆式支座,可见采用隔震支座能有效减小桥墩墩顶在地震作用下的最大位移,此时桥墩地震易损性优于采用非隔震支座的情况。

      • 地铁列车曲线运行引起学校建筑物振动响应分析

        夏志强,凌可胜,董克胜,徐小扣,沈威,方火浪

        2021,43(6):1377-1386, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1377

        摘要:

        地铁以其快捷、准时、运量大等优点,已成为重要的轨道交通形式,但由此引起的环境振动问题日益突出。针对杭州市地铁3号线曲线地段的某中学建设工程,利用有限元软件ABAQUS,对车辆-普通整体道床轨道系统的竖向耦合模型进行振动响应分析,得到考虑轨道高低不平顺影响的轨道振动源强。应用有限元软件MIDAS GTS/NX,建立双孔平行曲线盾构隧道-土-桩-建筑物系统的三维有限元模型。以轨道支点力作为激励对地铁列车运行时的隧道-土-桩-建筑物系统的振动响应进行计算,研究地铁振动波在地层中的传播规律和建筑物的动力响应特性。根据相关环境振动控制标准对建筑物的振动舒适性进行评价。结果表明:轨道加速度和扣件动支点力的最大值分别约为40 m/s2和30 kN;地层和建筑物的振动以竖向为主,水平Y向振动略大于水平X向振动;地面加速度随着距隧道中心线距离的增加而逐渐衰减;各建筑物楼层的振动主频位于16~40 Hz;部分建筑物楼层的振动响应水平已超出了规范的限值要求,建议对地铁轨道或建筑物采取适当的减振措施。

      • 基于双曲线模型的冻土中锚杆荷载传递特性研究

        董旭光,雷肃,万愉快,孙国栋

        2021,43(6):1387-1393, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1387

        摘要:

        为研究不同冻结温度及含水率对冻结粉土中锚杆抗拔性能的影响,根据冻土与混凝土接触面的力学特性和变形规律,采用双曲线模型描述锚杆-冻土接触面的剪切特性。基于荷载传递法,建立考虑温度和含水率影响的锚杆荷载传递方程,采用有限差分法进行求解,得到锚固段的剪应力、轴力及承载力计算式;通过ABAQUS数值模拟验证荷载传递方程的合理性,结合算例分析表明:冻土中锚杆抗拔承载力大于常温土,且温度越低承载力越高;在相同荷载作用下,冻土温度越低,轴力沿深度衰减越快,剪应力分布越不均匀;相同冻结温度下,锚杆承载力随含水率的增大呈先增大后减小的趋势;增加锚固体直径能有效地提高锚杆的极限承载力。

      • 层状地基环形沟隔振效果影响因素分析

        刘晶磊,刘鹏泉,尚康君,王洋

        2021,43(6):1394-1401,1418, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1394

        摘要:

        为探究层状地基环形沟隔振中几何参数对其隔振效果的影响规律,文章采用振幅衰减比Ar值进行评价分析,并定义沟后Ar≤0.4区域为有效隔振区域,通过改变环形沟的几何参数,得到其对有效隔振区域影响变化规律,从而确定环形沟不同几何参数对其隔振效果的影响。结果表明:层状地基土中环形沟深度位于土层分界面附近时,环形沟隔振效果相对较弱;当宽度参数在0.01~0.35之间不断增大时,有效隔振区域占比变化幅度仅为4.8%,即环形沟宽度变化对环形沟隔振效果影响较小;随着环形沟弧长的增加,有效隔振区域面积的扩大速率减缓,弧长参数达到2.20以后,隔振效果趋于稳定;振源与环形沟之间及环形沟末端位置区域存在振动放大区。

      • 人工主余震作用下桥墩结构损伤预测评估分析

        李喜梅,李明睿,母渤海

        2021,43(6):1402-1408, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1402

        摘要:

        主余震作用下,断层距(RJB)和余震次数的不同对结构造成的损伤也大不相同,进行主余震序列下桥梁损伤评估时需要考虑断层距、余震次数等影响因素。基于OpenSees平台,以一座连续梁桥为例,根据人工主余震构造时不同的影响因素,选用余震衰减和PGA调幅的人工主余震构造法构造主余震序列进行结构损伤分析,并与实际主余震事件的损伤结果作对比,研究人工构造主余震序列预测结构损伤的可行性。结果表明:基于PGA调幅构造主余震的方法,当考虑余震衰减时,能够较好模拟出结构在实际主余震地震作用下造成的最终损伤,能够较合理的预测结构在实际主余震序列中的损伤指标;对区域主余震作用下的桥梁进行损伤评估时,需要考虑断层距和余震次数影响因素,桥梁距断层距RJB越近时结构的损伤状态越严重,余震发生次数越多则结构的损伤增量就越大,并且结构在人工主余震作用下RJB越大的地方,结构损伤增量误差程度越小,预测的损伤状态就越接近实际的损伤状态。

      • 地震诱发低角度黄土-泥岩滑坡动力响应及变形分析

        王会娟,王平,李旭东,钱紫玲,柴少峰,郭海涛

        2021,43(6):1409-1418, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1409

        摘要:

        基于室内试验获取黄土滑坡的静力和动力力学强度参数,建立低角度黄土滑坡破坏大型物理模拟试验模型,结合FLAC3D有限差分软件,分析黄土滑坡的动力响应规律和宏观破坏特性,阐明在地震作用下黄土滑坡的失稳演化规律,揭示黄土滑坡滑体运动迁移路径。结果表明:低角度黄土-泥岩滑坡在地震荷载作用下地震波水平方向和垂直方向均出现明显的放大效应;在黄土层内部,随着斜坡高度增加,坡肩和斜坡后缘加速度放大效应较为明显,对比坡脚、坡腰和坡肩处剖面上加速度放大系数,下伏泥岩对地震波产生一定的放大效应。松弛拉张裂隙,土体强度降低,接触面和坡肩、斜坡后缘处的拉张裂缝形成弧形滑移面,上覆黄土层由内向外依次连带下滑,坡肩处土体的下滑力和地震力促使坡腰土体大面积长距离滑动,最大滑动涉及范围长达200 m左右,土体下滑至坡脚发生堆积并产生隆起。数值模拟结果和振动台试验结果在动力响应和宏观变形破坏特征均呈现较高的吻合度。

      • 高速铁路运行引发场地振动的空沟隔振分析

        肖慧娟,董尘

        2021,43(6):1419-1428, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1419

        摘要:

        为研究高速列车作用下,层状地基中空沟对场地振动的隔振效果,基于车辆-轨道耦合动力学理论及有限元法,对建立完善高速车辆-无砟轨道-地基耦合系统动力学模型进行仿真计算,分析设置空沟对场地振动的影响,并探讨了空沟的深度、位置、宽度以及列车速度的影响。结果表明:设置空沟加强了沟前场地的振动,但可使空沟后方地基的竖向和水平振动水平大幅减小,但在特定位置存在振动放大区,引起隔振效果减弱;过浅或过深的空沟均不能达到最优隔振效果;对于在线路旁需要特殊隔振的场地,存在一个适用于其本身的空沟最佳位置;空沟的宽度对隔振效果无明显影响;空沟对更高速度运行列车引起场地竖向和横向振动的隔振效果更明显。

      • 基于SDOF体系和高层结构的地震动强度指标研究

        侯红梅,刘文锋,张怀超

        2021,43(6):1436-1443, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1436

        摘要:

        合理的地震动强度指标是预测和评价结构抗震响应的重要基础。选取24个周期点的单自由度体系和一个高层框架核心筒长周期结构,基于不同震源机制的100条地震动记录时程分析结果,研究16种地震动强度指标与结构地震响应的相关性,并提出考虑高阶振型影响的改进反应谱相关型地震动强度指标。研究表明:(1)不同地震动强度指标与结构地震响应的相关性差别较大,随着单自由度体系自振周期的增大,地震动强度指标与单自由度体系地震响应的相关性大致呈减小的趋势;(2)对于高层长周期结构,综合对比分析各地震动强度指标分别与顶点最大位移、最大基底剪力、最大层间位移的相关性,从工程实用角度出发,推荐地面运动峰值速度为最佳地震动强度指标;(3)由于高层长周期结构受高阶振型影响显著,采用含有高阶振型因素的反应谱强度指标可提高与结构地震响应的相关性。

      • 仿古建筑的隔震加固研究

        张文龙,任文杰,付素娟,郝雨杭,刘杲彤

        2021,43(6):1444-1451, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1444

        摘要:

        为对具有传统文化的仿古建筑在不破坏其原有建筑风貌的基础上进行抗震加固,将隔震技术应用于仿古建筑。采用数值模拟的方法研究仿古建筑隔震,建立隔震与非隔震两种有限元计算分析模型,并对加固前、后模型进行动力时程分析。通过输入不同频谱的El Centro Site波、Taft波和RH1TG055波,对比分析两种模型在地震作用下的位移、加速度时程曲线。结果表明:采用隔震技术加固方案后,结构的地震响应得到明显的降低,从而显著地提高了结构的抗震能力。利用该方法加固,节约造价,施工方便,可供同类工程参考。

      • 地震波斜入射输入体系下坝后式厂房易损性分析

        王洋洋,景月岭,黄友保,刘丙瑞,周召虎,何李浩

        2021,43(6):1452-1459, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1452

        摘要:

        为了考虑地震波斜入射对坝后式厂房易损性的影响,通过斜入射SV波和P波波场叠加,在地表得到与实测地震动一致的设计地震动分量。同时为了考虑坝后式厂房的动力损伤,在程序中嵌入混凝土动力损伤本构,编写了可以考虑地震波斜入射体系的结构易损性分析程序。最后从太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库中选取26条近场地震动数据,根据峰值地面加速度(PGA)对每条地震波进行调幅,以我国西南地区某坝后式厂房为工程实例,用增量动力学分析法计算了其上下游墙体在不同强度斜入射体系地震动作用下的易损性曲线。与传统垂直入射模式下的地震易损性曲线对比发现,传统垂直入射下的破坏概率较高,两种入射模式破坏概率最大相差26%。其中,坝后式厂房下游墙的破坏概率比上游墙大,最大相差可19%。因此坝后式厂房的抗震设计需考虑地震波斜入射的影响,并重点考虑下游墙部位的抗震安全性。

      • 二维梯形沉积盆地放大效应的数值模拟研究

        包得志,荣棉水,喻烟

        2021,43(6):1472-1479,1500, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1472

        摘要:

        盆地效应作为场地效应的一种特殊类型,其对地震动的影响仍在持续研究当中。建立二维梯形沉积盆地模型,模型边界采用透射人工边界,利用显式有限元法作为求解方法。根据Buckingham提出的π定理定义了多个影响盆地效应的无量纲参数,包括盆地深宽比、介质波速比、盆地深度与入射波长之比、盆地开口宽度与入射波长之比。以Ricker子波作为输入波,研究SH波垂直入射盆地模型时,以上无量纲参数对盆地放大效应的影响。研究发现盆地深宽比越大盆地诱发的聚焦效应越明显,盆地深宽比越小盆地边缘效应越明显。在盆地的深宽比和入射波确定时,随着盆地开口宽度与入射波长之比不断增大盆地的最值放大系数逐渐从盆地中心移向盆地边缘,表现出越来越明显的边缘放大效应。其中波速比差异对放大系数的影响最大,波速比差异越大介质的波阻抗比越大,放大效应越显著。通过将影响盆地放大效应的参数无量纲化,使梯形盆地对地震动放大效应的研究的结论更具有普遍意义。

      • 隧道与联络通道连接处地震响应分析

        郭知一,周海祚,郑刚,杨鹏博,张文彬

        2021,43(6):1480-1486, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1480

        摘要:

        联络通道是长距离盾构隧道结构中不可缺少的部分,常设置于两条隧道之间,用于逃生、防火及排水等。与此同时,联络通道与隧道的连接处构造复杂,空间效应明显。在地下结构截面突变处,在地震荷载作用下易产生应力集中,造成结构的破坏,从而带来不可估量的震害。基于有限差分软件FLAC3D,以天津的典型粉质黏土为例,建立双线并行隧道及联络通道的三维模型,对场地施加正弦波,分析隧道与联络通道连接处的应力和变形情况,并探讨隧道结构埋深、联络通道的直径和长度等对连接处地震响应的影响。基于Fish语言,建立能模拟不同地震波入射方向有限差分模型,计算表明不同地震波入射方向对结构连接处受力具有显著影响。

      • 基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

        叶东繁,刘彦辉,秦熙,谭平,周福霖

        2021,43(6):1487-1494, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1487

        摘要:

        针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析。通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析。在求得结构响应及其相关导数后,应用TVD差分格式求解广义概率密度演化方程即可得到所求响应的时变概率密度及其演化。结果表明:基础隔震结构在随机地震作用下相比抗震结构具有良好的减震性能,隔震层的设置能够减小结构位移响应的标准差,减少了结构响应的离散型;概率密度演化方法不仅能够给出结构响应的二阶统计矩,还能全面地反映结构响应的时变概率信息,位移响应的概率密度函数分布不服从正态分布或其他常用分布,且随着时间演化。

      • 基于牛顿迭代法求解群速度的地震波射线追踪模拟

        张定文,李卫东,段金龙,张学海

        2021,43(6):1495-1500, DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2021.06.1495

        摘要:

        地下介质中普遍存在着各向异性,当前基于各向异性的地震波射线追踪多是在弱各向异性介质中进行且采用群速度近似表示方法,这些近似方法在强各项异性介质中会导致很大误差而无法真正模拟地震波的传播规律。根据地下普遍存在各向异性的事实和地震波基本传播规律,提出利用牛顿迭代法高效求解群速度,基于Paraview平台自动化构建三维地质模型,采用最短路径法进行地震波射线追踪模拟及可视化,实现对复杂三维地质的速度不均匀性和各向异性的表达,为三维地质模型的构建和地震波射线追踪模拟及可视化提供一种新思路,并以华北克拉通山西断陷带北部局部区域为例进行研究。结果表明,该方法能够减少由各向异性对地震波传播模拟造成的影响,清晰表达了研究区地质结构和各向异性特点,在对复杂三维地质结构的解读中能够较好应用。

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    《地震工程学报》2022年“青海门源6.9级地震” 专栏征稿启事
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