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    ISSN 1000-0844

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      地震工程
      • 基于降雨入渗的Newmark模型改进及地震滑坡危险性预测研究

        雷真,李林锐,隆交凤,陈敬男,杨洋

        2022,44(3):527-534, DOI: 10.20000/j.1000G0844.20210424001

        摘要:

        滑坡是一种破坏性非常强的地质灾害,其中地震与降雨均为诱导滑坡发生的关键因素.从降雨期间发生地震的角度考虑,基于 GreenGAmpt降雨入渗模型对 Newmark模型进行改进,推导两因素耦合作用下的边坡安全系数FS.以云南省鲁甸县某一区域为例,分别开展无降雨、降雨无积水与降雨积水三种情况下的地震滑坡危险性预测及坡度与入渗深度因子对位移影响分析.通过比较上述三种情况,得到研究区域内的 Newmark累积位移分布及危险性区划.结果表明:与未降雨情况相比,后两种情况下地震滑坡高危险程度区域面积占比计算区域随着降雨时间的增加从1% 分别提高至9%、12%,滑坡低危险程度区域面积从51%分别降低至35%、33%;坡度值与入渗深度值越大,滑坡位移越大,危险性越高.Newmark改进模型充分考虑了降雨对地震滑坡产生的促进作用,能更好地反映出研究区每个场点相对的滑坡危险性,对滑坡危险性预测具有一定指导意义.

      • 卵石土场地地震反应特征振动台试验研究

        阮志环,王天成,栗书亚,梅国雄

        2022,44(3):542-550, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20201109001

        摘要:

        为研究卵石土场地地震反应特征,基于四川成都典型卵石土场地,通过振动台模型试验研究卵石土场地在不同地震波、不同地震强度激励下的加速度峰值放大系数、加速度频谱反应及动土压力反应,并且对其场地地震反应非线性效应及土体动剪应力-动剪应变关系进行分析。结果表明:卵石土场地表层土层对地震波具有明显的放大效应,加速度峰值放大系数介于1~1.4之间,下部土层放大效应较小,加速度峰值放大系数介于0.9~1.2之间。卵石土场地对地震波具有低频放大,高频滤波的作用,滤波频率上、下限随激励强度的增大逐渐向低频方向移动。激励强度较小时,土体尚未破坏,动土压力在地震过程中逐渐增大;随着激励强度的增大,动土压力反应明显增大,表现出骤减后逐渐增大的现象。在激励强度较小时(SN1),中部土体最先进入非线性反应阶段,地震波在中部土层能量损耗最大;激励强度较大时(EL3),土体均发生了较大变形,土体最大动剪应变达到1.7%,此时卵石土场地对地震波的放大作用明显减弱。

      • 可回收快锚扩体锚杆结构的提出及试验研究

        刘国盛,连博

        2022,44(3):551-557, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210531001

        摘要:

        我国是一个多地震国家,地震作用对基础设施的破坏尤为严重,为保护基础设施正常运营和人民财产安全,针对普通锚杆支护结构在地震作用下的不良表现及抢险救灾中不能快速形成锚固力的缺陷。文章结合可回收锚杆可重复利用的优点和扩大头锚杆的锚固优势,提出一种可快速形成锚固力、可重复利用、高承载力等特点于一体的新型锚固结构,并对其构造组成和工作机理进行探讨;结合现场试验对该结构承载能力进行分析验证,结果表明:该结构具有良好的承载能力,有利于保持边坡安全稳定,为该结构的推广应用提供了可靠依据。

      • 辽宁台安砂土液化特性动三轴试验研究

        刘钢,郭文博,赵明志,张冲

        2022,44(3):558-569, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210112001

        摘要:

        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ud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,ud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,ud曲线则呈现初期缓增后期陡增的特点;相对密度Dr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Dr持续发展,液化所需CSR增长逐渐加快,当Dr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。

      • 基于NRS-ISSA-SVM的砂土液化判别模型

        姜礼涛,周爱红,袁颖,刘育林,宁志杰,牛建广

        2022,44(3):570-578, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220118001

        摘要:

        针对砂土液化判别中影响因素与砂土状态间映射关系的不确定性及模糊性等问题,在邻域粗糙集(Neighborhood Rough Set,NRS)因素约简的基础上,利用多策略融合的改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)参数C和g,构建了SVM砂土液化判别模型。以吉林松原地区的42组实例作为总体样本集,其中35组作为训练集,另外7组作为测试集,利用邻域粗糙集对9个影响因素约简得到4个因素,然后输入ISSA-SVM模型进行预测,并进行了约简得到的因素敏感性分析。结果表明:因素约简剔除了冗余属性,降低了模型复杂度;ISSA算法具有极强的探索性、收敛性和局部逃逸能力;相比于其他模型,NRS-ISSA-SVM砂土液化判别模型精度更高,泛化能力更强;建议要判别砂土的液化状态,需要准确查明水位埋深、地震烈度、标准贯入击数,非液化土层厚度这4个因素,尤其是前三个因素。通过易获取的影响因素建立NRS-ISSA-SVM砂土液化判别模型,不仅可准确地判断该区域其余未知点的砂土状态,还可为其他类似问题提供参考借鉴。

      地震研究
      • 同井不同层位水温观测同震变化机理分析

        周洋,王俊,林俊

        2022,44(3):611-620, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210106001

        摘要:

        不同水温观测点由于观测环境、井孔条件、观测部位构造条件、介质条件、地下水动力条件的差异,使得水温动态呈现出不同的形态。而同一观测井内不同层位的水温由于水温传感器安置深度和井孔热源分布状态的不同,会出现不同的同震响应形态。利用小波变换算法,分析了房县三海村井不同深度的水温在3次地震中的同震响应变化,并结合该井的温度梯度、围岩特性以及含水层分布,提出一个简单的井-含水层模型。进而探讨了同井不同层位水温出现不同变化的动力学机制,初步认为其动力学机制源于水的流动产生的热对流引起的变化。

      • 模拟水氡自动鼓泡装置初探

        魏小刚,白雄博,司国兴,王小娟,高曙德

        2022,44(3):621-625, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20200215001

        摘要:

        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。

      • 控制点对区域流动重力测网平差精度的影响

        代宪鹏,孙君嵩,吴晓峰,范文华,王大伟

        2022,44(3):626-630,637, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20201104001

        摘要:

        为分析控制点对区域流动重力测网平差精度的影响,利用江苏测区的流动重力观测数据,从参与平差计算的控制点数量以及空间分布两个角度,分析控制点对平差后的重力测网精度的影响规律,并进一步分析了本区域测网的监测能力。结果显示:采用单个基准点进行平差计算,基准点应当选择尽量靠近测网几何中心或多个闭合环节点的位置;当采用在空间分布上较为均匀控制点平差计算时,控制点周边测点与测网中部测点的点值精度并没有明显的差别。结合江苏区域重力测网的空间分辨率和观测数据平差处理精度,认为江苏重力测网对5级以上地震具有较好的监测效果,同时对4~5级地震也具有一定的监测能力。结果可为重力数据处理中合理的采用基准点进行平差、提升资料处理精度提供参考依据。

      • 中国大陆6级以上强震及震前小震固体潮调制异常特征分析

        李文君,曾宪伟,马翀之

        2022,44(3):638-648, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20201112001

        摘要:

        通过对2009年以来中国大陆13次6级以上浅源强震的固体潮调制作用进行回顾和分析,得到以下认识:(1)中国大陆6级以上强震在月相期内发震频率较高,即受固体潮调制作用明显;(2)朔望期潮汐应力的作用有利于走滑型和正断型地震的活动,其中对走滑型地震的触发效应较显著,固体潮汐对不同展布方式和运动性质的地震断层所产生的作用和效果存在差异;(3)6级以上强震前震源区附近小震调制比异常普遍存在,包括部分发生于非月相期内的6级以上强震前的小震也受到明显的固体潮调制作用;尤其需要关注震前小震调制比异常区逐渐向震中收缩且异常区面积逐渐减小的现象。

      • 基于GNSS的青藏高原东北缘地壳运动场及强震趋势研究

        张楠,许文俊,王静,谢辉,李蒙亚,马瑞

        2022,44(3):649-660, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20200924003

        摘要:

        利用“中国大陆构造环境监测网络”GNSS数据研究1998—2018年青藏高原东北缘排除同震影响等干扰后的速度场、主应变率场、最大剪切应变率场、面应变场等的变化,活动断裂滑动速率变化、跨活动断裂基线变化等。将研究区域内的二级块体再分区,获得各次级块体内部的应变率变化;获取研究区域地壳运动场的趋势性、动态特征。研究结果显示,阿尔金断裂带中东段、祁连块体和柴达木块体交界、巴颜喀拉块体与羌塘块体交界、祁连块体南边界中段、海原—六盘山断裂带和西秦岭北缘断裂带西段的逆冲运动,祁连块体北边界西段、庄浪河断裂的左旋走滑运动,祁连块体北边界东段、西秦岭北缘断裂带东段的左旋逆走滑运动,都属于造成一定程度地壳变形的持续性局部应变增强活动。阿尔金断裂带东段、东昆仑断裂带中西段、祁连块体北边界、庄浪河断裂北段、海原断裂南段、六盘山断裂北段、西秦岭北缘断裂带东段可能存在闭锁,未来十年可能发生MS6.0以上地震。

      2022年1月8日青海门源6.9级地震专栏
      • 玛多7.4级地震和门源6.9级地震前佐署地下流体异常特征分析

        苏维刚,刘磊,孙玺皓

        2022,44(3):700-706,712, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220215005

        摘要:

        2021年5月22日青海玛多发生了MS7.4地震,该次地震打破了中国大陆长时间的7级地震平静,随后在2022年1月8日发生青海门源MS6.9地震,分析这两次地震前的前兆异常变化对于青藏高原强震孕震过程和强震短临跟踪具有重要意义。通过对两次地震前青海西宁佐署地震台地下流体异常变化特征、同震响应和震后效应特征分析,发现:佐署动水位异常在2021年2月25日和2021年8月25日出现突降异常变化,较好地对应了玛多MS7.4和门源MS6.9地震;佐署动水位、水温在2021年7月10日同步出现的趋势性转折异常对门源MS6.9地震有一定的时空指示意义。佐署台作为构造敏感点,其地下流体异常变化对青海及邻区次级块体上强震具有较好的短期指示意义。

      • 门源MS6.9地震诱发明长城山丹段破坏机理分析

        李韬,石玉成,刘琨,刘北,王韶鹏,池佩红,赵亮

        2022,44(3):713-726, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220226001

        摘要:

        2022年1月8日青海门源发生了MS6.9地震,造成位于低烈度区的甘肃省山丹县境内明长城墙体局部坍塌。作为国家重点文物保护遗址,其坍塌墙体距离此次地震震中114 km,地面振动强度相对较弱,因而其地震破坏机理值得深入研究。地震后,对已坍塌长城墙体进行工程地质调查、病害调查,然后结合调查结果进行理论分析与数值模拟来研究坍塌墙体震害机理。结果表明:此段长城墙体掏蚀病害发育,墙体构造裂缝暴露,尚无保护措施;坍塌墙体临近国道和便道,环境振动效应明显;墙体南北两侧风化差异性明显,北侧墙体含水率较高,夯土强度较低;墙体既有病害加剧了地震惯性力的影响,导致低烈度区长城墙体发生局部坍塌。此次地震对甘肃河西地区明长城遗址保护具有警示意义,研究结果为后期明长城抗震保护提供一定的科学依据。

      • 2022年青海门源6.9级地震引起的地表同震位移场研究

        周卓群,夏晨,李震,戚承志

        2022,44(3):727-734,743, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220210005

        摘要:

        中国青海省门源县于2022年1月8日发生6.9级地震。依据该地震震源断层信息设置4种不同的位错分布模式,基于Okada提出的地表位移解析解分别计算4种模式下地表同震位移场,结合现场观测数据,探讨发震断层的滑动形式及其对周边地表产生的影响。结果表明,此次地震发震断裂初步判断主要为冷龙岭断裂西侧延伸至托莱山断裂,以左旋走滑断层为主,断层面上最大位错量达到4 m左右;震中西南侧向NE方向运动,东南侧向SE方向运动,西北侧和东北侧分别向NW以及SW方向运动;震中附近小范围区域产生了超过1.5 m的地表水平位移,破裂带上存在竖向地表位移超过0.5 m的区域;现场监测到局部产生最大约2.1~2.3 m的水平位错,以及部分区段垂直位错量最大达到0.7 m;以震中位置为中心,断层引起的地表位移影响范围达到约30 km×36 km,此范围内产生的地表位移大于0.1m。研究为此次地震的震后恢复工作以及此区域后续的工程设防等提供参考。

      • 2022年青海门源6.9级地震前岩石圈磁场异常变化分析

        张海洋,苏树朋,赵慧琴

        2022,44(3):735-743, DOI:

        摘要:

        基于青海及甘肃部分地区2020—2021年2期流动地磁测点的观测资料,获得该地区的岩石圈磁场异常变化,通过研究岩石圈磁场各个分量的变化特征,系统分析2022年1月8日青海门源6.9级地震前岩石圈磁场的异常变化特征。结果表明:(1)门源地震前,震中区域岩石圈磁场各个分量具有较为明显的异常显示。具体表现为:震中区域附近岩石圈磁场变化的水平矢量具有方向转向及幅值弱化的异常变化现象;垂直矢量方向出现明显的南向、北向对冲的异常现象;磁偏角在震中附近具有“0”变线和高梯级带分布;总强度和垂直分量在震中附近具有“0”变线分布,并发生弯曲。(2)依据压磁效应分析,冷龙岭断裂北部岩石圈磁场增大,应力变化主要以释放为主,应力变化应处于较低水平;冷龙岭断裂南部岩石圈磁场强度减小,应力变化主要以积累为主,应力变化应处于较高水平。门源地震前,冷龙岭断裂构造应力调整引起的压磁效应可能是造成震中区域岩石圈磁场异常变化的主要原因。

      • 2022年1月8日青海门源MS6.9地震前地磁垂直强度极化异常变化特征

        樊文杰,冯丽丽,李霞,何畅,廖晓峰,姚休义

        2022,44(3):744-750, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220114001

        摘要:

        基于甘青川地区的14个地磁台站秒采样资料,对2022年1月8日青海门源MS6.9地震前地磁垂直强度极化异常的时空变化特征进行分析研究。计算结果显示,在2021年10月底出现了地磁极化超阈值高值异常变化,异常台站主要分布在青海、甘肃和四川地区,异常出现后73天发生了门源地震,震中位于极化高值异常阈值线附近。研究还发现,此次地磁极化异常具有一定的时空变化特征,时间上,不同台站极化异常具有较好的时间同步性;空间上,极化异常高值区呈现出沿震中附近出现后不断扩展最终再向震中收缩的特点。此外,各地磁极化异常台站的归一置零极化值、异常持续时间与震中距存在较好的负相关性,异常台站距离地震震中越近,其归一置零极化值越高,异常持续时间也越长,这一特征符合地震电磁扰动信号的衰减特征。根据极化异常和地震的时空关系分析认为,此次地磁极化高值异常对应了之后在异常高值区边缘发生的门源MS6.9地震。

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