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交通荷载作用红层填料道路沉降细观模拟
2023(1):1-11, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210712001
摘要：
为研究G6京藏高速兰州—海石湾段红层路基填料导致的沉降问题,建立二自由度路基路面耦合离散元模型。通过迭代运算,得到各层材料的细观参数,编写Fish函数,用冲击荷载及半正弦荷载模拟交通荷载作用,在此基础上分析荷载作用下路基路面各层颗粒的位移和应力时程曲线。研究表明:基层与红层填料交界面处出现位移分层现象,基层受水平拉应力作用,是裂缝发展的高风险区,在公路运营过程中应定期重点监测该区域裂缝的发生。PFC模型实现了路基土体及路面结构层在离散元软件中协同变形的耦合,为不良路基地区道路的病害问题及沉降变形计算提供研究思路,为该地区后续的路基病害整治奠定理论基础。
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近断层地震作用下设备-结构耦合隔震体系动力响应分析
2023(1):12-19,42, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220829001
摘要：
建立设备结构耦合隔震体系模型,选取近断层脉冲型和非脉冲型地震波各50条,计算耦合隔震体系的动力响应。分析表明,近断层脉冲型地震动对耦合隔震体系的影响大于非脉冲型地震动,且对主体结构的影响大于对设备的影响;近断层脉冲型地震作用下的隔震层位移、层间位移、楼层加速度、设备加速度和设备位移的平均响应分别达到非脉冲型地震作用的2.25倍、2.17倍、2.24倍、1.17倍和1.20倍。进行设备结构耦合隔震体系设计时,需考虑近断层地震动脉冲作用的影响,同时需注意引起主体结构和设备最大响应的地震动不一定相同。
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新型自复位变摩擦阻尼器试验研究
2023(1):20-26, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220811005
摘要：
目前阻尼器运用广泛,但传统摩擦阻尼器无法适应不同的振动强度,且在地震作用后损坏严重,没有自复位功能。文章利用形状记忆合金的超弹性,提出一种新型的自复位变摩擦阻尼器,介绍了阻尼器的构造、基本工作原理并推导了其力学模型,之后对阻尼器进行了力学试验。得到如下结论:该阻尼器不仅能在不同等级地震作用下满足耗能要求,还具有良好的自复位能力;力学试验得到的滞回曲线与理论推导的力学模型吻合较好,印证了力学模型的正确性;该阻尼器耗能能力随着合金丝直径、螺栓预紧力和坡面坡度的增大而增强;残余位移随着合金丝直径和坡面坡度增大而减小、随着预紧力增大而增大。
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特厚煤层开采引起上覆黄土斜坡裂隙化试验研究
2023(1):27-33, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20200601005
摘要：
为探究特厚煤层开采对上覆黄土斜坡的破裂效应,以彬长矿区斜坡为例,运用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,分析黄土斜坡中裂隙的产状和力学特征。结果表明:由于煤层开采,在上覆黄土斜坡中产生的裂隙可分为与坡面近垂直的裂隙和与坡面平行的裂隙两组,表现出了明显分异性和序次;与坡面近垂直裂隙首先出现,具有拉张裂隙特征,起到了切割坡体的作用;与坡面近平行裂隙是由坡面近垂直裂隙逐渐派生的,具有剪切裂隙特征,控制着黄土斜坡中潜在滑面的形成。两组裂隙呈网状分割坡体,使斜坡土体结构碎裂化和散体化。
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基于OpenSees的某超高层建筑结构地震响应分析研究
2023(1):34-42, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210703003
摘要：
超高层已成为城市发展中的重要建筑型式,而超高层结构体系的抗震性能是当前重要的关注之一。以某实际工程为例,通过“基于性能”地震分析计算平台OpenSees,建立相应的复杂超高层建筑结构有限元模型,并通过基于现场微振动检测技术的动力特性参数识别验证所建立模型的合理可靠性。进而,开展地震作用下结构动力响应分析,主要从基底剪力、层间位移角、结构顶点位移以及损伤破坏等方面进行探讨。研究成果可为复杂超高层建筑结构的抗震设计提供技术支持。
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强地面运动加速度峰值三向比值统计分析
2023(1):43-49,57, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20211017001
摘要：
水平向加速度峰值比为两条水平向加速度峰值的较大值与较小值的比值;竖向与水平向加速度峰值比为竖向加速度峰值与两条水平向加速度峰值的较小值的比值。以2 129次破坏性地震的156 783组地震动加速度记录为基础,研究水平向、竖向与水平向加速度峰值比值的统计分布特征,对加速度记录按照震中距、震级和震源深度进行分类统计分析。统计分析结果表明:水平向加速度峰值比总体平均值为0.83,水平向加速度峰值比≤0.85的累积概率为63%;竖向与水平向加速度峰值比总体呈现极值Ⅱ型分布特征,竖向与水平向加速度峰值比总体平均值为0.44,竖向与水平向加速度峰值比≤0.65的累积概率为92%。水平向加速度峰值比随震中距的增大而增大,竖向与水平向加速度峰值比随震中距的增大而减小。竖向与水平向加速度峰值比随着震级的增大而增大;在大震(7＜M≤8)近场(0＜R≤60 km)增大的趋势更加明显,水平向加速度峰值比与震级的相关关系不明显。在震中距0~100 km范围内,水平向、竖向与水平向加速度峰值比随着震源深度的增加而增加。
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断层走向对刚构桥地震反应的影响
2023(1):50-57, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210516001
摘要：
我国西部部分连续刚构桥临近地震断层建设,在抗震分析时通常会忽略断层走向与桥梁纵桥向夹角对其地震反应的影响。利用Midas Civil软件建立4座墩高不同的大跨度连续刚构桥模型,选取10组近断层强震记录进行时程分析,研究断层走向对刚构桥地震反应(位移和弯矩反应)的影响。结果显示:在水平双向近断层地震动输入下,桥梁主墩及主梁纵桥向地震反应在断层走向与纵桥向夹角为75°~135°范围内最大,而横桥向最大地震反应则发生在夹角为0°~30°或120°~180°范围;在三向近断层地震动输入下,与仅考虑水平双向地震动输入下的桥梁地震反应相比,竖向地震动对主梁竖向弯矩响应的影响较大,特别是主墩和主梁的交界处,增大比例可达2倍及以上。就文章选取的4座桥梁算例,不考虑断层走向和桥梁纵桥向的夹角则存在低估桥梁地震反应的可能,低估误差在15%~40%左右。
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双向速度脉冲地震下偏心重力柱核心筒结构的弹塑性地震响应研究
2023(1):58-64, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220804005
摘要：
研究速度脉冲地震和结构质量偏心综合不利条件下新型重力柱核心筒结构体系的弹塑性反应规律。选取速度脉冲和非速度脉冲地震加速度记录各10条,进行地震动双向输入,采用结构非线性分析软件CANNY进行有限元数值分析,研究脉冲型地震和结构质量偏心对新型体系弹塑性地震反应的影响。分析结果表明,速度脉冲型地震作用下各结构的层间位移角、层间剪力和层间扭转角显著高于非速度脉冲地震下的相应值。质量偏心对结构弹塑性抗震需求影响显著,层间位移角和层间扭转角都随着偏心率的增大而增大,而层间剪力则随偏心率的增大呈减小趋势。建议在重力柱核心筒结构设计中应重视速度脉冲地震和结构偏心的耦合不利影响。
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非岩基厂址条件下核电厂标准化地基模型研究
李昶，王旭宏，尹训强，杨球玉，吕涛，陈立伟，刘锋，朱文秀，刘翔宇，郑轩
2023(1):65-73, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210629001
摘要：
核电厂标准化设计方法是节省核电建设成本的重要手段,开展非岩基厂址地基标准化设计地基模型的研究对拓宽核电厂地基适用范围有重要意义。首先,基于国内外典型软质岩和硬土厂址动参数的调研数据进行数理统计分析,归纳动参数随深度的变化规律,并通过归一化分析得到地基剪切波速剖面特征曲线,从而确定初步的标准化地基模型;进而,基于SuperFLUSH/2D Ver6.0软件开展初步标准地基模型的地震反应分析,以最大加速度随深度变化与加速度反应谱为考量指标探究动参数变化对于地震反应的影响程度及规律;最后,依据初步地基模型的剪切波速剖面的相似性及包络性,定义软质岩和硬土厂址条件下的核电厂标准化地基模型,并给出相应的动参数合理取值。该模型及研究成果可为我国“核电走出去”战略中主力堆型的核电厂标准化设计提供重要的参考。
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湖相沉积典型软土HSS模型参数取值研究
2023(1):74-85,93, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20211107003
摘要：
数值分析被广泛用于研究复杂环境下深基坑开挖变形,但本构模型及模型参数选择对计算结果合理性影响较大。比较分析多种本构模型的特点,硬化土小应变(HSS)本构模型能很好对软土场地基坑开挖引起的变形进行预测,但HSS模型参数多且取值困难。湖相沉积软土在昆明分布范围广,但针对此类土,特别是有机质含量及含水率较高的泥炭质土的HSS模型参数如何取值无相关研究。针对这些问题,对大量土工试验及取原状样进行室内试验资料进行分析,研究得到几个刚度参数间的经验取值关系,获得湖相沉积典型软土层的HSS模型参数。为检验HSS模型及相关参数取值的合理性,运用PLAXIS 2D数值分析软件,对软土场地的两个地铁基坑建立数值模型,计算在不同开挖工况下引起的基坑变形,并与实际变形监测值进行对比分析,两变形吻合较好,从而验证研究结果是合理可靠的,且研究结果对于深基坑支护设计、岩土工程研究及勘察等具有重要的参考价值。
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基于COMSOL的板式电涡流阻尼器数值模拟分析
2023(1):86-93, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220809003
摘要：
电涡流阻尼器具有无需与结构接触、无磨损的特点,不存在如黏滞阻尼器容易出现漏液等问题。为了研究板式电涡流阻尼器的性能,首先对板式电涡流阻尼器的理论进行简述;然后基于电涡流阻尼系数测定试验,对采用COMSOL进行电涡流阻尼模拟方法和模型的可靠性进行验证;最后采用COMSOL和验证后的模拟方法对板式电涡流阻尼器的导磁间隙、导体板厚度、导体板背铁厚度、磁铁背铁厚度等进行参数分析。验证板式电涡流阻尼基本符合黏滞阻尼理论的假定,也证明采用COMSOL进行阻尼系数模拟的结果是可信的;分析发现导磁间隙和导体板厚度均对阻尼系数影响较大,而导体板和磁铁背铁的厚度对阻尼几乎没有影响。
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基于小波包和反应谱的黄土边坡动力特征研究
2023(1):94-102, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210717001
摘要：
为研究黄土边坡在地震动力作用下的动力响应特征,以宝兰客专沿线某天然黄土边坡为工程背景,建立1∶20缩尺的黄土边坡试验模型。通过大型振动台试验,采用时程分析和小波包、反应谱分析相结合的方法,在模型底部振动台上输入地震动荷载,分析黄土边坡结构在地震动荷载下加速度信号第一频段能量占比(E1)、第二频段能量占比(E2)、特征周期、反应谱幅值、峰值加速度(PGA)和加速度放大系数(AFA)的变化规律。结果表明:根据E1.E2转化规律,弹性阶段可以细分为挤压密实阶段和密实阶段,E1+E2的最大值位于边坡顶部位置。在弹塑性阶段,同种类型地震波不同地震烈度下到达特征周期的时间基本不变,ElCentro波到达特征周期的时间滞后于汶川汤峪波,且其加速度、速度反应谱幅值也略小。模型在水平方向上存在PGA及AFA放大效应,PGA及AFA沿水平方向放大效应按照大小排序为:破坏阶段＞塑性阶段＞弹性阶段。地震过程中距离坡面越近的位置越容易被破坏和先破坏,验证了地震过程中“鞭梢效应”的存在。
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既有框架结构隔震改造后体系稳定性与动力响应分析
2023(1):103-111, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220708004
摘要：
针对隔震改造后叠层橡胶隔震支座与地下室下支柱组成的串联隔震体系的地震稳定性问题,采用理论推导与数值模拟方法开展系统研究。将叠层橡胶支座简化为一种具有水平刚度和抗弯刚度的特殊铰支座,RC柱简化为弯曲型竖杆,建立橡胶支座和RC柱串联隔震体系的理论模型,推导地下室下支柱的临界承载力方程;通过实际案例求解出该串联隔震体系的临界承载力具体表达式,并对典型参数的影响进行分析;采用数值模拟方法建立下支柱截面尺寸不同的6种柱顶隔震模型,对下支柱柱顶、隔震支座、下支柱与隔震支座串联后整体位移响应以及上部结构层间位移角响应进行对比分析。结果表明:所推导的临界承载力表达式变化规律与柱顶隔震设计模型数值模拟相一致;下支柱截面增大对上部结构和隔震支座的动力响应影响并不明显,但是可以明显减小下支柱的位移;在既有建筑隔震改造实际工程中,增加下支柱的截面尺寸是保证下部结构的抗震能力高于上部结构既简单且行之有效的方法,但实际工程中截面增量普遍较大且偏于保守,造成了一定的浪费。
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主-余震作用下框架-核心筒错层隔震结构地震响应分析
2023(1):112-119,129, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220803003
摘要：
新型错层隔震结构是基础隔震和层间隔震体系发展而来的一种新型隔震结构。强主震发生后会伴随着大量的余震出现,余震会使结构造成更大损伤。研究新型错层隔震结构分别在单独主震和主余震作用下结构的变形与损伤,采用ETABS有限元软件建立某24层框架核心筒结构模型进行非线性时程响应分析。结果表明:主余震作用下,新型错层隔震结构的核心筒损伤主要集中在框架隔震层和核心筒隔震层之间,框架的塑性铰集中在框架隔震层以下部分,框架隔震层角柱支座的滞回曲线饱满且比核心筒隔震层角部隔震支座耗能好。新型错层隔震结构的最大隔震层位移均出现在框架隔震层。在余震作用下,新型错层隔震结构的损伤会显著增加。框架隔震层以上框架部分和以下框架部分以及核心筒的损伤分别增加8%、10%和19.80%。余震对隔震层的影响更大,框架隔震层和核心筒隔震层的层间位移分别增加78.70%和60.54%。
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基于PS-InSAR的蓟运河断裂震间形变监测研究
摘要：
采用2014年10月22日至2019年4月11日之间的26景Sentinel-1 升轨数据,基于PS InSAR技术对蓟运河断裂这一隐伏断裂进行形变监测试验。结果表明:(1)研究区受地面沉降干扰强烈地区在南部宁河一带,向北地面沉降逐步减弱,在蓟运河断裂北段以北一带基本无地面沉降现象。(2)研究区北部的视向线形变速率在蓟运河断裂北段一带在0mm·a-1左右,向北随远离断裂形变速率增大,表明研究区北部受近东西向燕山隆起控制,有向南掀斜运动的趋势。(3)蓟运河断裂北段活动方式为黏滑,其两盘的视线向相对形变速率差约为1.83 mm·a-1,蓟运河断裂南段两盘形变速率差小于2.96 mm·a,与2005—2012年的水准测量结果相近,表明蓟运河断裂2005年以来活动速率较为稳定。(4)在受到地面沉降影响下,隐伏断裂的InSAR形变场包含更多的非构造信息,无法获取断裂的具体形变速率。但断裂活动会导致断裂两盘含水层厚度不同,地下水超采造成的地面沉降幅度也不同,相应的其InSAR形变场在断裂两盘出现突变,对隐伏断裂的位置判定有一定意义。
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面波反演苏北—南黄海盆地地壳三维S波速度结构
2023(1):130-137,180, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210223001
摘要：
区域地壳速度结构对于地震定位和地球动力学特征认识十分重要,一直是地震反演研究的主要内容。利用收集到的基于背景噪声面波成像方法的瑞利面波相速度数据,我们对苏北—南黄海地区地下三维S波速度结构开展了深度反演,进而探讨苏北—南黄海盆地地质结构与地震构造的关系。面波层析成像结果表明区域速度结构模型与地质特征基本一致,速度结构清晰刻画出了苏北—南黄海沉积盆地的主要沉积构造范围和基底起伏。反演结果还揭示了南黄海盆地中地壳内存在一显著的低速层,与历史强震集中分布区高度一致,表明浅源强震活动与壳内的低速层密切相关
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地震前兆还是降雨干扰?——与“宁强5.7级地震前陕西定点形变的异常现象”作者商榷
2023(1):138-144, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210720004
摘要：
在宁强MS5.7地震(2008年5月27日)发生前2天,宝鸡台洞体应变NS和EW分量分别记录到了大幅应变异常,有研究认为该异常是宁强地震的短临前兆[1].为客观验证该结论的真伪性,本文采用重复地震检验和统计实证等方法,对该异常进行了较系统的归因分析,结果表明降雨干扰才是主因。
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基于国产密码的地震预警服务系统防篡改框架设计与应用
2023(1):145-152, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220812001
摘要：
地震预警服务系统是地震预警系统的重要组成部分,是网络安全的重点防护目标和对象。由于地震预警信息影响广泛,需要保证其真实性、完整性及服务的高时效性,为此设计一种基于国产密码算法的地震预警服务系统防篡改框架,使用数字证书和协同签名技术,对身份鉴别和消息完整性校验过程进行优化,使得密码算法的时间消耗足够小。设计完成后,上述操作消耗的时间小于0.2s,兼顾了地震预警信息的安全性和高时效性。
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2018年青海称多MS5.3地震前热红外亮温异常分析及预测回顾
2023(1):153-160, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20200525005
摘要：
以卫星热红外亮温资料为数据基础,采用小波变换和功率谱估计法,分析2018年称多地震前的热红外亮温异常,并对预测过程进行回顾总结。结果表明:称多地震前的热红外亮温异常演变表现为出现、增强、减弱、消失4个阶段,异常呈条带状分布且与断层走向基本一致,描述异常的一些特征参数均在以往震例研究结果的参考范围内;类比同地区其他震级相当地震的热红外亮温异常情况,发现称多地震前出现的热红外亮温异常可能与其是双震型地震有关;称多地震的预测过程总结为分析-判定-预测-检验4个阶段,可为区域震情判定提供新的经验。
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典型干扰环境中的大地电场优势方位角应用探讨
2023(1):161-168, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210723004
摘要：
高压直流输电故障、地电暴、地电阻率观测人工供电、地铁等通常会对地电场观测带来较大干扰,对观测资料的应用、地震异常信息的提取识别等带来了很大困扰。选取陵阳、瓜州等13个观测系统较好的地电场台站,基于大地电场岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,计算实际观测中这些典型干扰下各场地大地电场优势方位角α的变化情况。结果表明:通常的地电暴、高压直流输电、地电阻率观测人工供电、城市轨道交通等干扰,计算的α值受影响不明显,但持续多日的大幅度、剧烈干扰可能导致部分场地出现影响。通过对2018年9月陕西宁强MS5.3震例分析,其结果表明复杂环境中周边场地强震前的α值异常可能也显著。研究结果对地电场数据应用可能有一定参考意义。
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基于多点源的W-phase反演及其在2004年 苏门答腊MW9.1大地震中的应用
2023(1):169-180, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220502002
摘要：
在大地震发生后,快速准确地获得地震震源信息对应急救援十分重要,但是现有技术方法往往难以在快速准确地获取地震震源机制的同时获得破裂空间的分布特征。文章在传统W-phase反演技术的基础上开发了多点源W-phase反演方法,实现对大震破裂空间尺度上能量释放特征及震源机制的快速测定,并以2004年苏门答腊MW 9.1大地震为例,测试程序的有效性。研究中设置了1、2、3、4、5、6个点源来分别测定此次地震的能量释放特征及震源机制。结果显示,震源机制随着空间位置由南向北的变化与俯冲面走向变化一致,与设定点源附近的历史地震震源机制高度吻合。因此,基于多点源的W phase快速反投影技术将能更好获得大震空间能量释放特征,为震后应急及海啸预警提供科学支持。
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基于人工神经网络的仪器地震烈度预测模型研究
2023(1):181-190, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210805001
摘要：
地震发生后,针对能够快速预测震中附近的烈度分布情况的问题,首先对632次地震触发的台站进行筛选,对2 231个台站触发后20s内有效的7个地震动参数以及震级和震源距的信息进行提取,并利用人工神经网络对所选数据样本进行训练,建立三种有效的预测模型。研究结果显示模型一所选的输入参数为7个,不利用震源参数,在预测中有着较好的时效性,从第1s到20s,预测的平均烈度差值逐渐减小到0.45;模型二所选的输入参数为8个,利用了震源距信息,可以用于烈度级别的预测,预测的平均烈度差值逐渐减小到0.36;模型三所选的输入参数为9个,预测结果较好,可用于震后烈度场的实时预测,平均烈度差值逐渐减小到0.31.利用提出的3种模型对两次地震事件进行烈度预测,预测烈度差值取整后分别有95%和76%以上在1以内,有着较好的结果,可以用于地震预警当中。
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河北及邻区震前岩石圈磁场异常变化分析
2023(1):191-198, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210128001
摘要：
利用河北及邻区2018、2019和2020年3期流动地磁矢量资料,经数据处理获得了“2018—2019”和“2019—2020”2期岩石圈磁场年变化模型。并结合2019年12月唐山丰南4.5级地震和2020年7月唐山古冶5.1级地震震中分布,对震中区域岩石圈磁场变化空间分布及时间演化特征进行了系统分析。研究结果显示:2期岩石圈磁场年变化空间分布并无一致性或继承性特征,相对于“2018—2019”岩石圈磁场,“2019—2020”岩石圈磁场各要素的年变化量呈现减小的趋势。2019年12月唐山丰南4.5级地震和2020年7月唐山古冶5.1级地震前,震中附近岩石圈磁场呈现明显异常变化。具体表现为:震中附近岩石圈磁场水平矢量均存在局部弱化和转向的现象;震中处有磁偏角“0”值线和高梯级带通过。这可能是两次地震的前兆异常。
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渭河盆地北缘断裂东段将军山—白水断裂活动性研究
2023(1):199-208, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220107001
摘要：
将军山—白水断裂是渭河盆地北缘断裂东段的一分支,位于将军山、东太白山山前,向北东延伸至白水县境内,已有资料及研究成果认为其为晚更新世活动断裂。通过地貌地质调查、音频大地电磁法勘探、浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测、第四纪沉积物年代测试等方法,对将军山—白水断裂的展布与活动性进行研究。结果表明该断裂总体走向为NE向,倾向S,为一山前隐伏断裂,最新活动时代为中更新世晚期,未发现晚更新世以来活动的证据,判断其为中更新世活动断层。
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利用前驱波研究地幔间断面的若干进展
2023(1):209-219,243, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220831002
摘要：
地幔速度结构提供了地球内部热和化学状态及其构造演化历史的重要信息。对于地幔间断面的研究可以更清楚地了解地球内部温度分布特征和化学结构,并对确定地幔间断面成因及地幔对流模式等地球动力学问题具有重要的意义。地震学观测显示在410km、660km深度普遍存在速度间断面,并且在全球特定区域的上地幔(220km、300~350km、520km、560km)和下地幔(800~900km、1100~1200km、1800km、2400km)也有速度间断面的存在,不同区域地幔间断面的起伏可能受到温度、含水量、矿物相变及俯冲板块的影响。利用前驱波来研究地幔间断面具有独特优势,前驱波相比参考震相较早到达观测台站,从而避免其他震相的干扰,可以更准确地研究较弱的速度间断面。文章收集整理近些年来地震学家利用前驱波研究地幔间断面的成果,包括长周期反射震相SS或PP的前驱波、深震震相sP、pP的前驱波和地球表面反射震相PKPPKP(P′P′)的前驱波等,并对不同前驱波的特点及地幔间断面的相关研究成果进行总结。利用前驱波研究地幔间断面的方法已较为成熟,及时收集总结相关的研究成果对认识地球内部结构并了解地幔的物质组成、板块俯冲对地幔结构的影响及地幔对流模式等科学问题具有重要的意义。
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西北干旱、半干旱地区土遗址典型病害及其相关性研究
2023(1):220-227, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210325001
摘要：
我国西北地区分布着大量土遗址,在对西北地区土遗址实地调查的基础上,按照病害成因类型对该区域土遗址进行归纳总结。根据调查数据进行量化拟合分析后发现,裂缝、掏蚀、冲沟、倒塌等四种病害之间有明显的内在联系,各种病害形成与发展之间存在先后及促进关系。其中线性拟合结果表明上述四种病害之间呈现不同程度的相关性,裂缝、掏蚀、冲沟等三种病害最终将导致土遗址倒塌,相关系数表明导致土遗址倒塌最为显著的影响因素是土遗址冲沟与掏蚀病害。文章认为土遗址加固保护应该综合考虑多种病害,进行多病害综合治理的方法,最大程度地延缓土遗址破坏。
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汶川8.0级地震前邻区远程动态触发小震活动异常特征研究
2023(1):228-234, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220716002
摘要：
基于龙门山断裂带及邻区2000—2008年的小震目录资料,采用全球7级以上地震活动影响“叠加”的思路,系统分析震前邻区小震受远程动态触发的异常活动特征。结果表明:汶川8.0级地震前,龙门山断裂带及邻区的小震活动明显受全球7级地震活动的影响,震前1年左右龙门山断裂带及邻区小震活动受远震动态触发活动的异常特征显著。并采用随机检验方法和改变统计参数对计算结果的可靠性进行验证。该方法能够有效地突出震前发震断层上远程动态触发小震的异常活动特征,对区域强震危险性评估具有一定的参考意义。
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深度学习在地震定位中的应用综述
2023(1):235-243, DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210714003
摘要：
近年来,深度学习的发展给科研人员开辟了地震定位研究的新思路,科研人员将深度学习技术应用于地震定位并取得了较好的效果。文章首先介绍根据神经网络的编码与解码对深度神经网络的分类,然后对深度学习的基本流程进行总结,最后对深度学习中广泛应用于地震定位的方法进行综述,总结不同方法的特点和实际应用情况。结果表明:深度学习方法能够实现地震事件的自动定位,且定位的精度较高,缩短了地震定位所需时间,在处理地震大数据方面也具有明显优势,能够克服目前传统地球物理方法在地震定位方面的一些不足之处。相信随着深度学习技术的进一步发展,必将更为广泛地应用于地震定位研究中。
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基于问卷调查的公众防震减灾科普认知及需求研究——以山东省为例
摘要：
防震减灾科普知识的普及有利于增强公众的防震减灾意识,对于减少地震灾害社会经济损失和人员伤亡具有重大意义。通过问卷调查的研究方式对山东省公众防震减灾科普认知和需求进行分析,并得出如下结论:(1)山东省公众对于地震科普知识的整体认知水平偏低,对于地震基本知识的掌握水平有限,辨识地震谣言的能力不足,地震应急避险能力有待加强,应急救护技能掌握水平和震时避险原则认知水平不高;(2)山东省公众对于地震应急避险与技能、地震预报与预警、地震谣言识别及建筑抗震等方面的科普内容需求度较高;(3)山东省公众最期望获取防震减灾科普信息的途径是通过线上的新媒体APP或网站,对于参加地震应急演练、科普讲座、科普馆参观等线下活动的意愿较强。针对上述实际情况,本文对地震科普工作给出了提升建议。
地震工程
地震研究
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地震作用下分层土边坡多滑面变形破坏的数值模拟研究
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210812002
摘要：
地震引起的滑坡对生命、环境和经济造成了巨大的威胁。目前,对于地震作用下边坡稳定性的研究主要集中在单一滑动面破坏模式,对于具有多个潜在滑动面边坡的地震稳定性研究比较欠缺。基于此,本文利用有限差分软件FLAC对不同边坡进行地震稳定性数值模拟,对比分析了不同强度地震动作用下均质土体、分层土体和含软弱夹层土体边坡的滑动面演化过程和永久变形分布特征。结果表明：对于均质边坡,地震引起的滑动面为单一的整体滑动面,地震动强度的增加仅仅导致沿滑动面的永久变形量增大；对于非均质边坡,在地震作用下还可能形成通过土层交界面的局部滑动变形,且地震作用下最先形成和发生变形的滑动面与静力条件下得到的最小安全系数对应的最危险滑动面一致；同时,地震引起的边坡浅层和深层变形破坏存在复杂的相互影响,当浅层局部滑动先发生时,地震动的进一步增大很容易诱发更深层的坡体滑动,而当深层滑动先发生时,由于塑性变形影响地震惯性力向上部坡体的传播,浅层坡体的进一步滑动变形相对较难被触发。
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不同场地条件下地连墙对地铁车站结构地震动力响应的影响
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210812003
摘要：
地铁车站多采用基于地下连续墙的明挖施工方法，施工后地连墙作为永久结构与车站共同受力。在车站结构抗震分析中，考虑到地连墙可能对结构抗震的有利作用，出于安全储备考虑通常忽略地连墙的存在，但地连墙对车站结构地震响应的影响规律和机理仍有待深入研究。以某典型两层三跨地铁车站结构为对象，基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件，开展了有无地连墙情况车站结构地震响应特性对比研究，揭示了不同场地条件下地连墙对车站结构地震响应的影响规律，阐明了地连墙的影响机理。研究结果表明：地连墙具有减小车站结构总体层间位移效应，有利于侧墙和底层中柱抗震，但同时放大了顶底板与侧墙连接处的弯矩和正应力；地连墙对结构顶层中柱端部及中跨中板板端的内力和正应力的影响与场地条件相关，坚硬和中硬场地条件下具有减小效应，软弱场地下略有增大作用。上述结构响应规律的原因可归结为地连墙增加了结构侧墙刚度，降低了结构整体侧向变形，但限制了侧墙的弯曲变形，导致结构顶底板与侧墙交接处的弯曲变形和内力增大。
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金属橡胶桥梁支座剪切屈服后刚度研究
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220511001
摘要：
基于重叠面积法与Haringx理论，得到了圆形截面金属橡胶桥梁支座的剪切屈服后刚度的计算公式。公式中剪切屈服后刚度与压应力及支座直径成正比、与支座高度成反比，并且存在待求系数α与β。通过大尺寸金属橡胶桥梁支座试件的压缩及压剪试验，获得了剪切模量与压缩模量之间的关系，求得系数α约为1.2。参考剪切试验中压应力、支座直径、相对密度和形状系数对支座剪切屈服后刚度的影响规律，给出无量纲系数β的计算公式。根据待求系数α与β对理论计算公式进行了实用性简化，并比较屈服后刚度的理论计算结果与试验结果。结果表明：实用计算公式与试验结果吻合较好，且具有较好的精度，可用于金属橡胶支座压剪状态下的屈服后刚度计算。
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压实黄土地基载荷浸水模型试验 及湿陷变形计算方法研究
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20200518003
摘要：
为了研究压实黄土地基湿陷变形规律和已有湿陷变形计算方法的可靠性，开展了室内杨凌压实黄土地基载荷浸水模型试验，应用一维湿陷系数法、弦线模量法和切线模量法三种方法计算了湿陷变形量，并与实测进行了对比。实验结果表明压实黄土地基浸水后，湿陷变形很快发生，随后湿陷变形量随时间几乎不再增加，模型为非自重湿陷性地基，湿陷变形集中在附加应力作用的地基上部土层。三种方法计算的湿陷变形结果表明，荷载板受荷较小时，不考虑侧向挤出和考虑侧向挤出修正系数的一维湿陷系数法所得湿陷变形量分别接近和大于实际湿陷变形量；受荷较大时，不考虑侧向挤出和考虑侧向挤出修正系数的一维湿陷系数法所得湿陷变形量均远小于实际湿陷变形量；基于原位载荷试验获得的弦线模量不适用于重塑压实黄土地基湿陷变形量计算；切线模量法由于未能较好考虑初始屈服面的弹性变形，计算所得湿陷变形量大于实际湿陷变形量。
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新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220803001
摘要：
本文提出了一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土LDSCPC框架节点，并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等，开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上，基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明，软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的，而LT14是耗能最好的；增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期的和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力，当预紧力为155 kN时，软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。
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基于动态时间规整的一维土层地震反应分析方法的定量评价
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220729002
摘要：
为定量评价一维土层地震反应分析方法的计算结果和实测记录之间的差距，以日本KiK-net强震台网的2418条地震动记录为基础，收集整理了DEEPSOIL、SHAKE2000、SOILQUAKE和SOILRESPONSE四种一维数值模拟方法的计算加速度反应谱，以实测记录为基准，利用动态时间规整（DTW）算法计算实测加速度反应谱和计算加速度反应谱之间的DTW距离，验证了DTW距离用于定量评价数值模拟方法的适用性，对比分析了不同场地类别和不同PGA区间的DTW距离。结果表明：不同场地类别下，四种方法在弱地震动下的DTW距离相差不大，其中DEEPSOIL的DTW距离相对较小；SOILRESPONSE在强地震动下的DTW距离较其他三种方法小，在软弱场地上具有较明显优势；四种方法的DTW距离均随PGA的增大而增大，Ⅱ类场地下，SOILQUAKE的DTW距离增速最小，Ⅲ类和Ⅳ类场地下，SOILRESPONSE的增速明显小于其他三种方法，特别是在PGA大于0.2 g后，DTW距离随PGA的增大无明显增加的趋势。DTW距离能准确有效的反映两条反应谱之间的差距，为一维土层地震反应分析方法的定量评价提供了新方法。
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筒体-环形组合建筑结构基础隔震措施效果研究
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20211126002
摘要：
AP1000核电筒体-环形组合厂房作为筒体-环形组合建筑结构的典型代表，其场址可能面临近场地震动作用并可能选择在非基岩场地下建设。本文考虑硬土地基和水平位移限制器对结构的双重影响，针对厂房底板基础隔震措施在近场地震动作用下的效果问题，根据ATC-63选取15组远场地震动和14组近场地震动，以材料应变作为损伤指标，对比研究有无减震装置核电筒体-环形组合厂房的地震损伤，论证了该建筑结构基础隔震措施在近场和远场地震下的不同作用效果。结果表明，近场地震动作用下，所设计的该筒体-环形组合厂房基础隔震措施对于轻微损伤、中度损伤和重度损伤具有一定的隔震效果，不过小于远场地震动，对于倒塌损伤，有减震装置结构发生倒塌损伤的概率要比无减震装置情况还要大，但仍有足够的损伤安全裕度，因此其具有在非基岩场地下建立的可行性。
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地震事件分类中深度学习模型的可解释性研究
路晓辰, 杨立明, 杨兴悦, 王祖东, 王维欢, 高永国, 尹欣欣
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220926001
摘要：
本文采用2016年至2020年福建台网所记录的爆破和天然地震事件以及背景噪声数据集,使用CNN模型、ResNet18模型、Vgg16模型和Inception10模型4种深度学习网络模型进行了分类研究。针对深度学习网络模型的“黑盒”问题,将梯度类激活映射(Gradient-weighted Class Activation Mapping, Grad-CAM)算法引入四种分类模型中,得到了每个模型的可视化图。通过可视化图可以直观的看出模型在做出分类决策时对于不同波形特征的依赖权重,为模型的可解释性提供了依据,提高了模型的可信度。通过对模型的可视化图分析得出,分类效果更好的CNN模型和Vgg16模型在做出决策时更依赖于地震波形的震相特征,对于震前和震后的波段关注较小。而ResNet18模型和Inception10模型对于震相特征的关注不够敏锐。通过Grad-CAM算法对模型进行可视化分析得到的结果能够很好的反映模型的分类效果,对于改进和选择合适的分类模型具有重要意义。
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8.5度设防区剪力墙结构层间位移角限值探讨
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20211012001
摘要：
抗震设防高烈度区为满足小震作用下结构层间位移角限值要求，设计的结构竖向构件多或截面尺寸大，影响建筑使用空间。控制小震作用下的层间位移角除满足舒适度、装饰结构和机械设备正常使用外，主要目的是确保结构大震不倒。本文根据新疆喀什（8.5度设防）128条强震地震波和当地实际工程，参照现行不同规范对层间位移角限值的规定，以层间位移角和高度为控制参数，设计了6个剪力墙结构模型，采用基于构件变形的抗震性能评估方法研究大震作用下结构安全性。结果表明：6个剪力墙结构在8.5度大震作用下均满足“大震不倒”，且在两倍大震作用下具有合理的屈服耗能机制。建议小震作用下新疆喀什地区剪力墙结构弹性层间位移角限值可放松至1/500。
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基于ANP-SWOT模型的城市应急避难场所发展规划——以兰州市为例*
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20211026002
摘要：
合理的规划和建设城市应急避难场所可以增强城市抗灾能力,提高城市灾害韧性,降低灾害带来的人员伤亡和财产损失。在对兰州市应急避难场所的建设现状进行详细调研的基础上,利用ANP-SWOT模型对其发展规划进行分析。首先运用SWOT分析方法确定兰州市应急避难场所未来发展的内部优势和劣势、外部机会和威胁,其次运用ANP分析法构建兰州市应急避难场所发展规划的网络层次结构,结合专家咨询,通过赋值和对比分析确定最佳发展策略。结果显示,分布不均,数量不足、尚未形成专门的应急预案是制约兰州市应急避难场所发展的关键问题；最佳发展策略是加快推进兰州市应急避难场所的标准化规范化。
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基于序列最优控制算法的隔震曲线梁桥非线性振动控制研究
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20200924002
摘要：
强震作用下隔震曲线梁桥会产生较大的弹塑性变形,需要采取一定的控制措施以保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔震曲线梁桥的非线性动力方程,求解罕遇地震作用下结构的动力响应。针对隔震曲线梁桥罕遇地震作用下产生的较大弹塑性变形,建立隔震曲线梁桥的非线性振动控制方程,将该方程等效线性化后采用序列最优控制算法(SOC)和经典线性最优控制(COC)对桥梁进行振动控制研究。结果表明：在罕遇地震下,隔震曲线梁桥的下部结构与隔震层都已屈服进入塑性阶段,且有少量的残余位移产生；序列最优控制算法和经典线性最优控制都能有效地减小隔震曲线梁桥弹塑性状态下的平动位移与残余位移,并有效抑制曲线桥的扭转效应,其中序列最优控制算法较经典最优控制更能显著削减隔震曲线梁桥的峰值响应。
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注水诱发地震的研究进展
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220708006
摘要：
研究注水诱发地震的特征、发生机理和最大可能震级等对开展诱发地震的预防、危险性评价、减灾策略制定等方面的工作具有重要意义。本文系统地梳理了国内外关于注水诱发地震研究的主要认识和分歧。结果表明：诱发地震的最大可能震级由断层大小和应力状态等地质条件决定，受注水压力和累积注水量等注水参数的影响；识别诱发地震的可靠方法取决于地震和注水之间的时空相关性, 统计模型的参数以及断层活化分析等一系列证据链条；当断层与流体储层之间存在水力连接时，孔隙压力扰动是诱发地震的主要发生机制，反之岩石基质体积变形引起的孔隙弹性应力变化主导了诱发地震的过程。此外，注水诱发的稳定滑动传播到断层的孕震部分、流体的化学作用和小地震级联触发效应也可能在注水诱发地震中发挥重要的作用。本文的研究将为注水诱发地震机理研究和减轻破坏性诱发地震灾害提供一定的科学参考。
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大柴旦断裂中段晚第四纪活动特征
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20210720001
摘要：
通过航卫片遥感数据解译、野外地质地貌调查,并结合差分GPS等测量手段,获取了大柴旦断裂晚第四纪以来的地质地貌特征。结果显示：大柴旦断裂晚第四纪以来以右旋逆冲活动为主,逆冲量和右旋量在不同地貌面上是不同的,显示出了明显的多期次活动特征,可能为特征地震原地复发。野外天然古地震剖面揭示了2次古地震事件,分别发生在(3907.5±72.5)a.B.P之前与(2402.5±57.5)a.B.P之后,复发周期约为1500年,表明该断裂在全新世活动强烈,与该区域近年来频繁的强震活动相吻合。
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非均匀冻胀条件下铁路纵向变形模型及参数分析
DOI: 10.20000/j.1000-0844.20220320001
摘要：
我国是冻土分布大国，寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征，而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。本文基于双层弹性地基梁理论，建立了铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型，给出了模型的解析解，结合算例分析了夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应，有利于维护铁轨的运营；铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长；夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移；过渡段的长度只与冻胀量有关。本文提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。
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三种非线性时变识别方法的对比研究* —以2021年日本福岛地震为例
摘要：
本文利用2021年日本福岛地震（MJMA 7.3）中6个KiK-net 台站的观测记录，分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行了研究。分析了非线性发生的阈值和程度。研究表明: 三种方法识别场地非线性时变特征的稳定性不同。移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程，但其反映的是地表至井下平均波速的变化，识别的非线性程度偏低。对于浅表层存在强波阻抗比的土体，移动窗谱比法和移动窗自相关函数法可以获得更强的非线性程度，对于浅表层不存在强波阻抗比的土体则不容易识别出稳定的非线性时变过程。三种方法识别的非线性最强时刻基本一致，皆位于整条记录加速度峰值附近。 基于三种方法识别的6个台站的非线性阈值约在40~140gal之间，剪切波速下降比在16~53%之间，场地非线性较强。
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基于SPT-APD-DDA的砂土液化评价方法研究
郝少雷, 张兵, 徐世光, 李岳峰, 陈梦瑞, 邓立雄, 郭薇
摘要：
传统的规范法在建立经验判别准则过程中存在大量不确定性因素，工程中亟需针对复杂场地液化判别方法的综合性研究。通过对上海市包头路段沉管抢修项目49组砂土土样的研究，在标准贯入试验法(SPT)定性评价的基础上采用提出的绝对差值百分比法(APD)，划分出35组判别结果精确及14组存在判别误差的土样。借鉴判别分析理论思想，将平均粒径D50、不均匀系数Cu、比贯入阻力Ps、标准贯入点深度ds、地下水埋深dw和标准贯入锤击数N63.5等物理力学参数加入液化评价，利用精确土样建立适宜研究区工程地质特性的距离判别分析模型(DDA)，对14组存在判别误差或失误的土层进行定量评价。研究结果表明：建立的砂土液化综合评价体系对研究区具有较强的针对性与适应性，从多角度全面、客观地评价了研究区砂土液化情况。最终通过合理的抗液化沉陷措施，保障了后续工程的稳步进行，为类似地质条件场区的砂土液化稳定性评价提供参考和借鉴。
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考虑自复位影响的预应力节段拼装桥墩地震损伤模型
摘要：
预应力节段拼装桥墩在地震作用下具有良好的自复位能力，既有的损伤模型无法准确评估预应力节段桥墩的地震损伤。鉴于此，有必要研究预应力节段拼装桥墩的地震损伤模型。从预应力节段桥墩的自复位特点和损伤机理出发，对自复位性能表征方法进行简化，提出采用自复位修正因子来对桥墩在地震作用下的累积耗能进行修正，从而获得考虑桥墩自复位性能的地震损伤评估模型。在此基础上，划分预应力节段拼装桥墩的损伤状态，最后验证该地震损伤模型及损伤分级方法的适用性。结果表明：预应力节段桥墩的自复位性能与耗能损伤之间呈现明显的相关性，考虑桥墩自复位的地震损伤模型和分级方法适用于不同的预应力节段拼装桥墩，为定量评估预应力节段拼装桥墩在地震作用下的损伤程度打下基础。
