参数对地震动随机模拟结果的影响分析*

随机有限断层法是模拟近场高频地震动常用的方法,且被国内外研究者证实是成功的且有效的模拟高频地震动的工具。由于随机有限断层模拟方法输入参数较多,造成对模拟结果的不确定因素也相应较多,因此在使用随机有限断层法时如何合理地确定输入参数则成为研究者需要考虑的首要问题,也是成功重建场点加速度纪录的关键环节。简要地介绍了地震动模拟的基本理论、流程和主要参数的意义,在国内外研究者的研究成果基础上以芦山 M_w6.6 地震为例重点分析了地震动持时对峰值加速度(PGA)、5% 阻尼比加速度反应谱(PSA)和加速度傅里叶谱(FAS)模拟结果的影响。主要得出以下结论：(1)在特定震级下,持时模型对峰值加速度影响较大,特别是断层距越小时,这种影响作用越明显;(2)通过四种持时模型得到的傅里叶谱和反应谱以及模型偏差分析可知,根据记录 90% 有效持时拟合其与震中距得到的持时模型表现较好。最后分析了脉冲百分比和断层上缘埋深等参数对模拟反应谱的影响,结果显示：(1)在相同震级下,反应谱幅值随脉冲百分比的变化差异不大;(2)在断层方位尺寸给定的前提下,反应谱幅值随上缘埋深的增加而减小。这些结论可以为随机有限断层模拟方法的工程实际应用时更合理地挑选参数提供理论依据,也可以相应的提高模拟精度。     

SV波垂直入射盆山耦合场地对地面运动的影响∗

基于多次透射边界和有限元数值模拟方法,研究了 SV 波垂直入射下,山体高度、盆地深度、以及山体与盆地剪切波速变化对盆山耦合场地位移峰值放大系数、位移频谱及谱比的影响。结果表明：(1)盆地与山体均对地震波有放大作用,从坡底到坡顶位移放大效用逐渐增大,从盆地外边缘到盆地中心位移放大效应逐渐增大,但盆地内放大系数分布特征受盆地深宽比的强烈影响。(2)山体测点位移峰值放大系数 AF 随山体高度增大而增大;山体的存在减弱了盆地的地表地震动放大效应,导致盆地远离山体一侧的放大更强烈,反之亦然。(3)随盆地波速的减小或山体波速的增大,盆地 AF 最大值增大,且最大 AF 出现的位置向远离山体一侧偏移,而山体各测点的 AF 值受此影响较小。(4)山顶处谱比峰值主要受山高、盆地深度及盆地波速影响,但最大放大频率及分布特征基本不变;山体波速对山顶处谱比分布影响显著。盆地中点处谱比受各参数影响均较显著,但规律较复杂。盆山复合场地的地震动分析中需考虑二者的耦合效应对地震动的影响。     

近断层脉冲型地震动耦合效应特征

指出了近断层脉冲型地震动耦合效应的存在。以典型走滑断层型地震动为数据基础,考虑场地条件的影响,对近断层方向性效应地震动分量(CFN)、滑冲效应地震动分量(CFP)以及相互垂直的两耦合地震动分量(C45°和C-45°)的峰值、反应谱分别做了定性的比较。结果表明,各地震动分量的加速度峰值之间差别不明显,但方向性效应地震动分量的速度和位移峰值明显大于其它分量相应的峰值;不同场地、不同周期段的绝对加速度、相对速度和相对位移反应谱谱比呈现不同的变化特点;岩石场地上方向性效应地震动分量长周期段的加速度反应谱最高,而土层场地上各分量加速度反应谱之间的差别不大;近断层结构抗震设计时,地震动分量和设计谱的选取应适当考虑地震动的方向效应。     

基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究∗

现阶段地下结构易损性分析还处于初步研究阶段,以单层双跨的日本大开车站为原型,建立了土与单层地下结构动力相互作用的有限元模型。首先根据地震动的频率,选取地震动;再采用增量动力时程分析方法（IDA）,给出了地下结构地震损伤状态的判定与定量划分方法,最后挑选出合适的地震强度指标（IM）。分析结果表明,基于 PGA（地表峰值加速度）/PGV（地表峰值速度）分类的地震动记录在 IDA 曲线上表现出显著的差异,地震动选取的合理性以及随机性是地下结构地震易损性曲线客观性的重要保证;峰值地面加速度（PGA）与场地土层顶底峰值相对位移（PSSRD）均可作为该类浅埋矩形地下结构地震易损性分析的有效且合适的地震动强度指标。基于场地的非线性地震反应特征,对于深埋地下结构的地震动强度指标还有待进一步研究。     

基于修正随机有限断层法的沉积盆地地震动模拟∗

基于随机有限断层法理论框架,采用间接边界元方法求解沉积盆地地震动放大效应,以此修正场地放大因子,发展了一种可考虑盆地效应的修正随机有限断层法。基于该方法,模拟了 2021 年 2 月 13 日日本 M_W7.1 海域地震中日本关东盆地地震反应,并与常规随机有限断层法及实测地震记录进行了对比。结果表明：与常规随机有限断层法相比,采用修正随机有限断层法模拟盆地地震动表现出更显著的空间变异性,盆地边缘地震动峰值加速度较常规方法放大了 6.24 倍,与实测地震记录吻合度更高;区域地震动峰值加速度空间分布整体特征与实测地震记录基本一致;相较于不考虑场地影响下的结果盆地内部分台站长周期下的谱加速度值扩大了近 5 倍,表明深厚沉积盆地在长周期范围内的场地放大更加明显。     

近断层桥梁最小搭接长度数值分析∗

为了研究近断层地震作用下桥梁合理的最小搭接长度,防止落梁破坏,基于有限元软件 ANSYS 建立了连续刚构桥三维有限元模型;考虑了近断层和断层处地震动以及结构弹塑性特征对高墩连续梁桥最小搭接长度的影响;基于国内外抗震设计规范,分析了远场、近断层和断层处地震动下结构的最小搭接长度需求。针对该桥分析, 研究结果表明：根据各国抗震规范要求,中国和日本规范相对较保守,其搭接长度约为美国规范计算结果 2 倍和 1.5 倍;考虑近断层地震的最小搭接长度满足《公路桥梁抗震设计规范》要求,而地表破裂的跨断层地震作用下最小搭接长度需求超出规范要求,跨断层桥梁应采用防落梁措施;搭接长度与桥梁结构设计参数(跨径,墩高和材料等)和地震动强度指标(PGA,断层错位,PGV 和 PGV/PGA 等)有关。     

地震地表破裂与发震断层的性状

本文在总结地震地面破坏实地考察和统计的基础上,发现地震地面破坏的类型与发震断层的性状关系密切。以走滑为主的发震断层,可产生大规模的地震地表破裂;以倾滑为主的高角度发震断层有时可产生一定规模的地震地表破裂;以倾滑为主的低角度发震断层或连通不好的发震断层,地震地表破裂不发育,而次生的地面破坏普遍发育。倾滑型发震断层产生的地面破坏在多方面具有类似的特征,但逆断层性质的发震断层产生的地面破坏分布在断层下盘,而正断层性质的发震断层产生的地面破坏分布在断层的上盘。并进行了有限元模拟,表明,地震地面破坏分布受断层能量释放区域的控制。     

2021年江苏盐城海域MS5.3地震震源机制中心解及基于震源机制的区域应力场反演∗

2021 年 11 月 17 日江苏盐城近海区域发生 M_S5.3 地震，该地震的发震机制及其原因引起地球科学家的广泛关注，为分析地震发生的原因，本次地震的震源机制解和区域应力场的精确确定是必要的。本研究综合多种机构的震源机制解数据确定了可信的震源机制中心解。为保证震源区域应力场求解的精度，本文搜集了地震周围 2016 年以前的历史震源机制解数据，并利用地震观测报告，得到 22 个 2016 年之后地震的震源机制解，使用结合后的震源机制解数据求解了江苏盐城海域 M_S5.3 地震周围的应力场。最终结果为：江苏盐城海域 M_S5.3 地震的震源机制中心解节面 I 走向 104.95°，倾角 70.91°，滑动角 26.45°，节面 II 走向 5.70°，倾角 65.11°，滑动角 158.86°；研究区域的主压应力呈 ENE‐WSW 向分布，主张应力呈 NWN‐SES 向分布。将应力场投影到震源机制中心解节面上，发现两个节面均处于相对剪应力很高的水平，说明此次地震是在构造应力场作用下发生在剪应力最大释放节面上的地震，是应力积累后的一次正常释放，周边再次发生大地震的可能性减小。考虑到应力场投影到节面 II 的相对剪切应力较节面 I大，并且节面 II与苏北—滨海断裂走向更为接近，确定节面 II为本次地震的发震断层面。     

地震作用下地裂缝场地地表动力响应特性研究∗

为了准确描述地裂缝场地动力特征,利用 ABAQUS 有限元软件建立了地裂缝场地三维动力数值分析模型, 定量分析了地裂缝场峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、Housner 强度(HI)和 Arias 强度(I_a )在不同地震作用下的变化趋势,获得了地裂缝场地动力响应规律,并与振动台模型试验结果进行了对比,表现出较好的一致性。结果表明：上盘的动力响应放大系数及影响范围均比下盘大,在地裂缝附近达到最大并向两侧递减,呈“λ”分布;随着地震烈度增大,土体软化程度增强,动力响应放大系数和裂缝两侧放大系数的差值逐渐减小;场地下盘的地震动长周期分量较丰富,平均周期相对上盘表现出较大的特性;在同一地震烈度不同输入方向引起的上、下盘动力响应中, 垂直地裂缝方向作用的地震波对场地破坏较为严重。其研究结果可为地裂缝场地的工程应用提供重要参考。     

震源参数对合成时程持时的影响分析

采用随机有限断层法进行了汶川地震加速度时程的合成,对合成时程持时进行了影响参数的敏感性分析,探讨了震源参数及传播路径参数的取值对合成时程持时的影响。结果表明:持时总体上随震级的增大而增大;相对于总体上与应力降成正相关的绝对Bolt持时,相对Bolt持时随应力降的增大而减小;当kappa值增加时,相对持时呈增大的趋势而绝对持时则随之减小;η的取值会影响持时随品质因子Q_0的变化趋势,且η不同时,Q_0对持时的影响规律可能会完全相反;断层的倾角和上界埋深对持时的影响很小,且规律性不强。将随机有限断层法应用到合成时程的持时特征分析和工程应用中,相较于断层的倾角和上界埋深,更应重点关注震级、应力降、kappa值和品质因子对持时的影响,以模拟出更为合适的地震动。     

应用超声波检测技术对开关柜早期故障的诊断

某 35kV开关柜存在疑似放电声音,应用超声波检测手段对该开关柜进行全面检测,最终确诊了放电类型及放电位置。停电后,发现柜内一处等电位线断裂。经检修处理后,放电声音消失,超声波检测无异常。本次应用超声波检测有效避免了一起设备事故。应用结果表明：超声波检测技术能够在开关柜早期故障诊断中发挥重大作用,并有利于设备状态评价与检修工作的开展。     

考虑接头影响的综合管廊标准段地震响应分析∗

地震是造成综合管廊破坏的主要原因之一,综合管廊一旦发生破坏,其产生的后果将比传统埋地管道复杂得多。本文介绍了常见的几种综合管廊接头形式,并对不同的接头形式分别建立有限元模型,选取综合管廊标准段并考虑混凝土塑性损伤模型以及土体本构模型,利用自编程序施加黏弹性人工边界以及等效节点力对不同接头形式下管廊及内部管道进行地震响应分析。结果表明,在不同地震动强度下的最大纵向位移差,整体现浇结构的响应会高于预制拼装结构,且随着地震动强度的增加,响应的差异会进一步增大。两种接头形式下,管廊标准段在地震动作用下的损伤很小,仅在地震动峰值加速度达到0.4g及以上时会发生轻微损伤,不会影响正常使用。同一地震动作用下,小管径的管道应力水平会小于大管径的管道应力水平。同时采用橡胶止水带和预应力钢筋的接头形式会比仅采用橡胶止水带的接头形式更有利于降低廊内管道的应力水平。考虑到采用预应力钢筋连接的预制拼装结构会进一步提高廊内管道的安全水平,因此,在成本允许的情况下,不仅要考虑接头的防水,还应该采用预应力筋对相邻节段连接,进一步提升综合管廊的抗震性能。     

爱护陆地开发海洋

每年的4月22日是地球日，是唤起人类高度关注地球，珍惜生存环境的日子。     

岁末大营救

2005年12月31日,一年中的最后一天,沈阳市人民正沉浸在辞旧迎新的喜悦中,一场灾难却已悄无声息地袭来。 12月31日上午10时许,市西苑宾馆三楼服务员蔺桂花在员工餐厅炖菜时,因长时间离开厨房,无人看管炉灶,致使菜锅烧焦起火,大火引燃了灶台附近的木材和纸箱,迅速燃烧起来的     

钢框架带悬臂梁拼接节点的抗水平地表变形试验研究

以单层单跨带悬臂梁段拼接钢框架为研究对象,通过地表变形的物理相似模拟试验,研究了钢框架带悬臂梁段拼接节点在地表水平变形作用下的附加应力和变形规律。主要研究在水平拉伸和水平压缩作用下,拼接节点处腹板拼接板和上下翼缘拼接板内产生的附加内力及变形曲线,分析了上下翼缘拼接板和腹板拼接板中间位置点的变形值随着试验加载值的增加而变化的原因。研究结果表明:地表水平拉伸作用最为不利;拼接节点虽会产生附加变形,但在很大程度上仍处于弹性阶段,卸栽后可以恢复,表现出良好的抗变形性能。最后给出建议:在地表变形地区新建或加固改造钢结构建构筑物时,采用钢框架带悬臂梁段高强螺栓拼接连接,可以很好地吸收变形能。     

活动断裂错动位移模式对隧洞变形与内力的影响研究∗

在考虑多种断层错动位移模式的基础上,建立穿越活动断裂带的隧洞数值模型,进行跨活断裂隧洞断层错动的数值计算,开展不同断层错动位移模式对隧洞衬砌的变形与内力的影响研究.选择断层带中隧洞结构变形的最可能的模式——固支梁支座垂直位移时梁的结构变形作为断层带错动位移模式,即为"S"型错动位移模式.考虑"S"型与"直线型"两种位移模式对铰接设计隧洞结构变形与内力的影响.结果 表明:考虑断层带错动位移模式下,错动作用时衬砌受影响的范围主要集中在断层破碎带附近,衬砌内力峰值出现在断层带与上下盘交界处;断层错动位移模式不同,断层错动时衬砌变形以及所受内力的分布规律基本相同.但衬砌拱顶垂直位移曲线、衬砌所受内力在断层带剧变程度以及峰值大小相差较大;"S"型位移模式相对于"直线型"在对铰接衬砌的变形以及受力上有较大的差异.在进一步研究断层错动位移模式时,可对跨断层隧洞的影响研究上考虑"S"型位移模式.     

震区房屋受灾分析

2007年6月3日,云南省普洱市宁洱一带发生了6.4级地震。此次地震造成教育、卫生、水利、交通、电力、通讯和机关、企事业单位办公用房等基础设施不同程度受损,普洱市的镇沅、澜沧、孟连、西盟,临沧市的临翔区和西双版纳州的景洪市等县(市、区)12个乡镇的部分民房、校舍、水利设施也遭受了不同程度的破坏。经省地震灾害损     

Pai洲湾‘98决堤情况典型调查

１９９８年８月１日,湖北省嘉鱼县Ｐａｉ洲湾堤失事溃决,造成生大损失。调查表明,受大堤保护的Ｐａｉ洲湾居民防洪意识淡薄,多认为大堤不会失事。溃堤后,区内居民,尤其是溃口附近的一些居民采取的避洪行为不当,致命人员伤亡严重。这些问题在其他受防洪工程的地区同样存在。加强洪水知识和宣传,提高洪水风险区居民的防洪意识,是减轻洪水灾害的主要工作之一。     

昆仑山口西地震激发的地球环型振荡

利用中国数字地震台网(CDSN)改造后的7个台站3天的VHE、VHN波形资料,采用功率谱密度估计方法,在没有对资料进行去固体潮处理的情况下,提取了2001-11-14昆仑山口西地震激发的0T2～0T40地球环型自由振荡,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡周期进行对比,发现环型振荡振型周期与PREM预测的环型自由振荡周期符合得很好。频率与PREM模型略微不一致的环型振荡振型可以解释为地球介质的横向不均匀性和各向异性所致。因此地球自由振荡信息可用于揭示地球的三维不均匀结构信息或各向异性信息,并可能对区分地幔对流模式(全地幔对流或上地幔对流)有所帮助。     

菲律宾客轮海难揭秘

1987年12月20日,菲律宾发生海难,死亡4375人。比当年“泰坦尼克号”海难的人数还多2倍。震惊中外,成为当年世界头号新闻。菲律宾是个岛国,人们出行的主要交通工具是客轮。因此,每年圣诞节前后。该国都会出现海上客运高潮。该国海运条例规定：乘客既可以预先购票上船,也可以上船以后再购票,一般不限