一致激励条件下非线性工程场地地震动相干函数分析

在地震动过程中,土介质中的剪切波速往往出现显著的降低现象,体现出强烈的非线性性质。本文将随机振动的虚拟激励原理、土非线性分析的等效线性化方法与工程波动理论散射问题的求解方法相结合,建立了开放系统中一致激励条件下考虑岩土介质非线性的工程场地地震动随机场数值模拟方法。该方法将随机输入下的波动分析问题转换为虚拟激励下的确定性波动分析问题,非线性土体峰值剪应变的统计特征可通过剪应变均方差和峰值因子获得。结合具体算例及M on te—C arlo模拟方法对所提出方法的合理性进行了验证,在此基础上应用该方法对一致激励下实际工程场地的地震动相干性进行分析,结果表明场地的局部条件对地震动相干性有重要影响。     

唐山地震高烈度区Vs30经验估计研究∗

以唐山地震高烈度区场地条件为背景,选取并整理其中 701 个实际钻孔的剪切波速测试资料,分别计算国际上较普遍采用的场地分类指标 V_se和 V_s30,初步建立了适用于唐山地区 V_se与 V_s30的对应关系,利用 Boore 提出的速度梯度外推法,回归得到了唐山地区 V_s30的经验模型与拟合参数,并与四个地区(北京、新疆乌鲁木齐、加利福尼亚、 日本 KiK-net)的经验公式进行了对比。结果表明,场地分类指标 V_se和 V_s30之间具有强相关性,不同地区数据回归得到的经验公式能够得到很好的预测结果,也能对场地类别相近地区的剪切波速模型预测提供参考。     

场地剪切波速对核电厂结构地震响应的影响∗

利用土—结相互作用的ACS SASSI动力分析程序,对某核电厂厂房建立三维有限元模型并进行地震响应计算,与简化的集中质量杆模型的地震响应对比分析,得到在水平方向上二者的振动特征相似,但三维有限元模型能更真实地反映结构的动力特性,尤其是竖向的局部模态.在场地剪切波速400～2400 m/s时,选取9种不同剪切速值,用ACS SASSI程序进行不同场地条件下核电厂房结构地震响应计算分析.结果 表明,随着场地剪切波速的增大,结构响应的卓越频谱成分有向高频移动的趋势;在低频部分,剪切波速较小的场地上结构地震响应较大;在高频部分,场地剪切波速较大的结构地震响应较大;对于非基岩场地的厂址,需要重视结构的低频反应.在一定的剪切波速范围内,结构响应的峰值加速度和反应谱的峰值均随着场地剪切波速的增大而增大,而峰值加速度对于剪切波速小的场地更为敏感.     

下蜀土导热系数与电阻率和剪切波速关系模型试验研究

针对导热系数现场难以快速、准确测试的问题,以下蜀土为研究对象,建立了依据电阻率和剪切波速估算导热系数的关系模型。分别采用HC-110热导测试仪、四极法和弯曲元测试系统对20℃、含水率为10%～21%、干密度为1.5～1.8 g/cm3下蜀土的导热系数、电阻率和剪切波速进行了测试,得到了三者与含水率和干密度之间函数关系,建立了导热系数与电阻率和剪切波速的关系模型,经检验,该关系模型拟合度高,为工程实践中利用电阻率和剪切波速快速确定土体导热系数提供了新的方法。     

级配砂石剪切波速与相对密度关系实验研究

级配砂石是应用广泛的工程材料,现行的工程质量监测方法较为繁琐且存在一定安全隐患。使用自主研发的基于剪切波速测试技术的无粘性土剪切波速与相对密度联合测试系统,研究不同粗料配比的级配砂石材料的剪切波速与密实程度的关系,为其工程性质研究及施工质量监测提供发展新方法的物理基础。试验结果显示,当粗料配比较小且相对密度较小时,该关系表现为曲线;随着粗料配比的增加或者相对密度的增加,关系表现为直线型;幂函数关系可以很好的表达上述级配砂石材料的相对密度与剪切波速关系。通过对天然砂石混合料的测试及应用三轴-剪切波速系统测试原试样的试验结果验证了上述幂函数关系的合理性。     

基于BCV模型与我国规范对中美场地类别的研究∗

场地类别是重要的工程参数,由于中国与欧美国家的场地类别划分存在很大不同,但中美场地类别对应关系又有一定的交叉现象。通过对比中美规范,提出我国场地类别换算V_(S30)的核心是需要"我国规范定义的计算深度到30 m之间沿深度的土层剪切波速分布模型"。然后根据目前已有钻孔深度小于30 m的V_(S30)换算公式,选择BCV模型为需要模型,并依据我国场地类别定义及参考实际工程钻孔资料,确定模型参数取值。最后,利用BCV模型得到更广义的与我国各场地类别相应的V_(S30)以及美国场地类别的对应关系。研究结果表明,我国各场地类别与相邻场地类别之间,其V_(S30)范围均出现严重的交叉、重叠现象。"在我国规范定义的计算深度到30 m,剪切波速大于500m/s的岩层不参与我国场地类别定义,但参与V_(S30)计算"与"等效剪切波速小且薄的覆盖土层会对V_(S30)范围造成大的影响"的双重影响,导致我国与以美国为代表的欧美国家关于场地类别的对应关系极为薄弱。     

中国场地分类方法的一种改进方案

针对中国现行双参数场地分类法不能反映土层结构的问题,提出了利用可反映土层结构的场地基本周期估算公式进行改进的方案。通过改写现行土层等效剪切波速计算公式的形式,指出利用子层周期求和法计算场地基本周期是造成现行场地分类法存在问题的症结所在,提出了利用可反映土层结构的场地基本周期公式对其进行替换,形成新的土层等效剪切波速计算公式。结果表明,新公式计算的土层等效剪切波速变化规律和反应谱特征周期变化规律相一致,而从规范公式所得的结果却无变化。因此,新公式比规范公式更能灵敏反映场地特征的变化。     

土壤剪切波速与标贯击数关系的统计分析

统计分析了细砂、中砂、粗砂、砾砂、粉质粘土和粘土的土壤剪切波速与标贯击数的关系,给出了相应的经验公式及适用埋深;采用方法 1和方法 2两种方法对细砂,中砂,粗砂,粉质粘土对土壤剪切波速与埋深及标贯击数进行了多元统计分析。结果表明:有必要将土类进行细分,再给出剪切波速与其标贯击数的回归关系;砾砂宜采用现场测试其剪切波速与标贯击数;两种方式都得到了较令人满意的结果,采用方法 1比方法 2略优。     

饱和砂土最大动剪切模量的不同试验对比研究

对233个饱和砂土土样室内试验确定的最大动剪切模量和同一位置现场原位试验确定的最大动剪切模量进行了对比研究。结果表明:两者相差很大,室内试验结果基本上小于现场试验结果,埋藏深的土样相差更大;室内试验的最大动剪切模量与深度符合幂函数规律,且与砂土的密实度有关,与砂土的颗粒成分关系不大。通过工程实例,比较了2种试验最大动剪切模量对地震反应分析的影响,得到了室内试验最大动剪切模量与现场剪切波速的统计经验关系式。该经验关系式对工程场地地震反应分析具有一定的参考应用价值。     

土层特性变异性对场地传递函数的影响

选取日本Kik-Net强震数据库中软(FKSH14)、硬(FKSH12)两类场地,建立场地概率模型。应用Monte Carlo技术随机生成50组场地剖面,分别计算场地的传递函数STF及STF标准差,讨论场地土层厚度、剪切波速,以及两者组合工况对场地传递函数的标准差的影响。结果显示:对于硬土场地,场地特征频率标准差相对于软土场地较大,且剪切波速变异性的影响略大于土层厚度变异性的,两者组合工况的影响最大;而对于软土场地,土层厚度、剪切波速变化工况下,场地特征频率的标准差相当,略低于两者组合工况;对于软、硬两类场地,土层厚度与剪切波速两者组合工况下的STF标准差略大于单一量变化工况,但3种工况下的场地STF标准差相差不明显;场地STF标准差在场地自振频率附近的频率段取值较大,极值点与场地STF的极值点相对应;基于实际地震记录的场地传递函数标准差高于模拟的结果,但是两者极值点对应的频率范围吻合。     

基坑开挖与邻近地铁结构变形相关性的实测分析∗

探究开挖卸载下基坑与近邻"上浮型"地铁结构的变形机制,以天津某邻近既有地铁的基坑开挖为例,通过实测手段分析基坑多期开挖条件下既有地铁结构的变形特点。基于基坑围护结构竖向变形,考虑基坑与地铁的水平相对位置L和开挖时间t,定义表示基坑围护结构竖向变形与地铁结构竖向变形相互关系的关联系数R,并对邻近地铁结构的竖向变形进行拟合与预测。探究三维空间下基坑与地铁水平变形的关系。研究结果表明:地铁结构整体表现为上浮,开挖期间累计竖向位移与累计水平位移的比值在0.5～1.5变化;基坑围护结构竖向位移乘以系数1000R/L可很好地拟合邻近地铁的竖向位移,关联系数R在基坑开挖过程中变化不大;三维空间下地铁结构纵向水平变形呈正态分布,与近地铁侧基坑围护结构同深度处的水平变形趋势一致。     

基于PSInSAR技术的珠海市地表沉降监测与归因分析

为明确珠海市地表沉降s时序变化特征及其原因,通过PSInSAR技术对2017-2019年55景Sentinel-1A数据进行处理和分析,利用CORS站设置连续观测水准点的方法对获取的沉降结果进行验证。结果表明,该方法监测结果与水准测量成果间的相关系数R 2为0.6420,RMSE为3.8114mm/y,珠海市明显沉降区域主要分布在高栏港经济区,鸡啼门河道两侧和白蕉镇,以及横琴新区,调查发现沉降原因主要是人为的填海造陆及未固结软土下沉,其中由于工程建设导致的沉降占总沉降面积的8.74%,填海造成的沉降占17.75%,由于未固结软土下沉导致的沉降占73.51%。研究结果可为珠海市的城市建设和灾害防治提供科学依据。     

边坡稳定性评价的一种半定量方法

以南京市某边坡为例,介绍了一种边坡稳定性评价的半定量方法。首先,根据边坡所处地质环境对其稳定性趋势作出分析,确定该边坡的稳定性影响因素;进而,根据对该地区同类型滑坡的统计,分析了影响因素与滑坡发生的相关性;在通过对比求和评分法得出了各影响因素的稳定性权重值之后,又根据相关性分析得出的结果,完成了影响因素的分级赋值;最后,得出了边坡稳定性的评价模型,并求出了不同降雨量情况下边坡的稳定性指数。     

河北张家口地区雹灾区划研究

使用雹灾汇报资料,对本区的雹灾受灾频率、重灾频率和成灾面积比的分布做了区划分析。结果显示：受灾频率较大的地区基本与本区的坝头地带、坝上西部及复杂山地配合;较小的地区是海拔最低的洋河谷地。重灾频率和成灾面积比的分布与受灾频率基本相反。分析原因,主要是雹块大小与海拔高度呈反相关以及生长期的差异。     

江苏省春季连阴雨和太平洋海温的响应关系研究

对太平洋海温和江苏省春季连阴雨进行相关普查,通过非线性最优化因子处理方法对太平洋海温因子进行变换,确定高相关区。结果表明:江苏春季连阴雨的发生与太平洋海温的变化显著相关,从相关区域的大小看,下半年各海区温度变化与江苏次年春季连阴雨的相互关系更为密切,苏南和江淮地区的显著性要优于淮北;而从海区的位置上看,淮北连阴雨的相关海区在冬春季主要集中在高纬地区,夏季在低纬地区;其它地区的相关海区则从春季开始由高纬度向低纬度地区过渡。通过t检验分析了ENSO现象对当年和次年的江苏省春季连阴雨发生的次数的影响,发现EI Nino事件对当年和次年的江苏春季连阴雨发生次数均呈正效应,La Nina事件对当年江苏春季连阴雨无显著影响,与次年的春季连阴雨呈负效应。     

厚冲积地层盾构掘进参数设定及地表变形规律研究

盾构掘进参数与地质条件密切相关,在厚冲积黄-黏土层中掘进参数计算及地表变形规律具有显著的地异性特征。通过统计分析济南轨道交通R1线直径6.68m盾构隧道现场实测数据,明确了盾构掘进参数设定范围和修正计算公式,探究了掘进参数间相关性及其对地表变形的影响规律。研究结果表明:盾构总推力、刀盘扭矩、土仓压力的理论计算修正系数分别为0.677~0.753、0.882~1.260、0.985~1.641;同步注浆量、出土量与掘进速度呈较强线性相关;盾构掘进参数对地表变形规律影响显著,最大地表沉降量及地层损失率随土仓压力的减小而增大,随掘进速度增大呈二次函数递减,随同步注浆率增大呈线性递减。     

中国小麦生产的区域比较气候风险研究

以减产率〉5．0％界定灾年，分析了中国各省（市、自治区）小麦灾年发生的风险概率、平均减产率和变异系数，及其与全国平均水平相比的区域比较风险度、减产度和变异度。基于以上3个区域灾年减产率的比较指标，得到了区域比较气候风险指标；利用区域比较气候风险对中国小麦生产进行了分区论述，同时得出了小麦总产量损失与播种面积呈显著正相关，与小麦单产只有一般中度相关，而与比较气候风险基本不相关的关系，并指出了区域比较气候风险指标与防灾减灾工作的关系。     

砼强度的声速-衰减系数差值综合检测法

通过初步的理论分析,将一般的砼强度的声速－衰减系数综合检测法演变为声速－衰减系数差值综合检测法,对比试验证明该法较简单的Ｒ（Ｖ）法有明显的优点,从而使得该法由实验室研究走向现场应用成为可能。     

我国大陆沿海地区地震地质、地震活动性和地震危险性分析

<正> 本研究区在现代构造活动分区上分別属于华北断块隆起张裂区和华南隆起区。同我国西部比较,本区地质基底古老、地壳相对稳定,地震频度较低、但强度不小,中强地震不少。在本研究区中环渤海地区地震活动性最高,东南沿海地区次之,长江三角洲及其邻区最弱,但地震活动在时间上大致同步。目前本区的地震活动仍处于活跃期,但接近尾声。本活跃期早则在本世纪90年代,晚则在下一世纪初结束进入平静期,因此,本区在未来50～100年内仍存在发生多次中强震甚至发生强震的危险。     

岩体裂隙面形貌特征对其渗流特性的影响研究∗

岩体裂隙面的形貌特征直接影响其渗流特性,为了分析二者的相关关系,采用劈裂法制备了单裂隙砂岩试样,进行了裂隙面扫描分析和渗流试验,基于分形维数在定量表达不规则曲线形貌特征方面的优势,提出了考虑裂隙面形貌各向异性特征的分形维数计算方法。研究结果表明:(1)基于矩阵理论的裂隙面综合分形维数,相当于用矩阵网格去覆盖整个裂隙面,可以较好地反映裂隙面的整体形貌特征;(2)裂隙面的形貌特征对其渗流特性影响显著,随着裂隙面综合分形维数逐渐增大,裂隙岩体的渗透系数逐渐减小,而且侧向应力越大,渗透系数的减小趋势越明显;(3)分析建立了裂隙岩样渗透系数kf与裂隙面综合分形维数■的相关关系,验证分析表明,该公式计算得到的裂隙岩样渗透系数与试验结果吻合较好。相关研究成果可为裂隙岩体渗流特性分析提供参考。