SV波入射下断层参数对地表地震动的影响

基于应用透射人工边界条件的显式有限元法,计算了断层破碎带宽度及其物理力学参数变化、入射地震动角度变化时二维断层场地模型地表地震动场的分布。结果表明:低速度断层破碎带的存在导致整个场地都有SV波转换为P波的分量,且在破碎带区域出现断层陷波;低速度断层破碎带的存在使输入场地恒定的能量向破碎带中集聚放大,且随着破碎带宽度增大或破碎带介质波速降低,集聚放大效应增大;场地放大效应是频率相关的,具有不同卓越频率的断层场地会有选择性地放大和场地卓越频率相近的地震动,破碎带宽度增大或介质波速降低时,断层场地的卓越频率降低,显著放大效应选择的地震动卓越频率也相应越低,即宽度较宽或介质波速较低的低速度断层破碎带场地的卓越频率较低,对输入场地的较低频率成分的地震动放大显著;竖向低速度断层破碎带能阻隔斜入射地震波,且随着入射角增加,这种隔震效应更显著。     

断层破碎带内隧道施工围岩稳定性分析

西藏自治区拉萨-林芝高等级公路松多隧道穿越松多F1主断裂和F2断层破碎带,是拉林公路的控制性工程之一。受断裂破碎带影响,隧道围岩较为破碎,隧道涌水量较大,施工及运营过程中容易发生隧道塌方、突水、突泥等地质灾害。基于该地区详细地质勘察资料,利用数值仿真模拟了松多隧道在开挖以及连续降雨情况下的隧道围岩变形破碎过程。研究结果表明:隧道开挖过程中硐腰处易发生垮塌事故,进而影响到整个隧道稳定性;连续降雨情况下导致破碎带岩土力学性质软化,从而进一步降低隧道安全。建议松多隧道在设计阶段加强地质勘察,施工过程进行地质超前预报与现场监测,确保施工安全。     

高原情怀大山精神——记云南省普洱市防震减灾工作

美丽的普洱市山川秀丽、气候宜人,醇厚的普洱茶源远流长、享誉全球. 普洱市位于中国云南省西南部,地处印度板块与欧亚板块碰撞带东缘,活动断裂发育,构造运动剧烈,"普洱-宁洱"地震带和"澜沧-耿马"地震带分别展布于澜沧江东西两侧,地震活动强烈,具有频度高、强度大、成灾重、分布广、震源浅等特征,1965年以来,普洱市境内共发生6.0-6.9级破坏性地震7次,7.0-7.9级破坏性地震1次,是云南省破坏性地震最频繁、地震灾害最严重的地区之一.     

基于区域地震活动性参数的断层错动量概率分析方法

许多情况下长线性工程结构不可避免跨越活动断层,一旦断层错动将会引起不可恢复的破坏。断层错动量是结构抗断设计输入依据。为与以概率论为基础的地面震动危险性在形式上协调,本文以断层错动危险性分析方法为基础,通过引入地震引发错动的概率和考虑区域地震活动性参数,提出基于区域地震活动性参数的断层错动量概率分析方法。并将此方法应用于乌鲁木齐地铁隧道跨越断层错动量风险评估。     

冲沟裂点在华山山前断裂古地震研究中的应用

河流水系对外部环境变化的反应非常敏感，尤其在活动构造区域，冲沟裂点能够迅速反映河流基准面的下降，作为记录断层活动的重要标志。由此，为提供通过冲沟裂点的发育特征来揭露对应断裂的活动历史的机会。该文以位于渭河盆地东南缘的华山山前断裂为例，利用宇宙成因核素10Be暴露测年技术，和断裂1 km范围内由Lidar数据获得的高精度DEM提取的冲沟裂点信息，对山前被断裂切割的冲沟中发育的一系列裂点的期次和地形参数进行了厘定。同时，依据冲沟裂点的10Be暴露年龄建立了冲沟裂点序列与华山山前断裂古地震事件之间联系。研究结果表明，以仙峪为典型代表的华山山前冲沟中普遍发育4期裂点，垂直位移分别为6.4 m，4.3 m，3.5 m 和5.1 m，均小于在冲积扇上得到的华山山前断裂的断错位移量。冲沟裂点的10Be暴露年龄显示华山山前断裂是一条复发间隔约4~ 5 ka的活动断裂，在该断裂上曾发生过至少3期地震事件，分别为公元1556 年、距今4 439~ 6 691 a和距今9 189~ 12 407 a。由此可以看出，冲沟裂点能够作为判定断裂活动的地貌证据，其暴露年龄与古地震事件发生时间大致相当。但受冲沟差异侵蚀作用的影响，由冲沟裂点记录的垂直断错位移量并不能代表断层实际的垂直位移量。     

破碎带对地下坑道动力响应影响的数值分析

为了研究破碎带的耗能作用及其对坑道结构动力响应的影响,根据某工程实例,建立了地冲击波作用下类岩体中坑道结构响应的计算模型,利用LS-DYNA3D有限元软件,分别计算了无破碎带和存在破碎带情况下坑道结构的动力响应。计算结果的对比分析表明,顶部破碎带使结构的加速度和位移等运动参数有不同程度的降低,但对结构所受到的应力影响不大;与之相反,侧部破碎带的存在使结构的加速度和位移等运动参数明显地增大。与顶部存在破碎带情况相比,侧部存在破碎带情况下坑道结构运动参数的峰值更大,对坑道结构安全更为不利。     

江阴长江公路大桥塔墩和锚锭的场地设计地震动工程参数

江阴长江公路大桥建成后将是主垮1385m,总长2888m 的大型悬索桥。本文在对大桥桥址区域地震地质和区域地震活动、桥址区地震构造条件及其断裂活动性综合研究的基础上,用概率方法对桥址区进行地震危险性分析;并结合桥址两岸不同的岩土条件,大桥塔墩和锚锭部位局部地形地貌、地下介质的横向非均匀性,绘出了大桥塔墩和锚锭场地不同土层的设计地震动工程参数。为大桥的抗震设计提供了可靠的科学依据。     

场地断裂活动效应的风险分析与评价——以宿迁三线船闸为例

断裂研究是区域和场地稳定性评价以及工程抗震设计中的一项重要的基础性工作。对于有断裂通过的工程场地,从断裂、场地土层和工程三者相互作用的角度出发,开展有针对性的场地断裂活动效应及地震稳定性研究,对保证工程的安全建设和可靠运行有着极为重要的现实意义。本文试以宿迁三线船闸的建设为例,对场地断裂活动效应的风险进行分析与评价。     

层状场地中任意形状沉积河谷对平面SH波的散射

利用间接边界元方法在频域内求解了层状场地中任意形状沉积河谷对平面SH波的散射;利用土层的精确动力刚度矩阵求解了应力和位移的动力Green函数;结合间接边界元法,研究了沉积河谷宽度、厚度、入射角、入射频率等对地表位移幅值的影响,并与按一维场地模型计算的结果进行了比较。研究表明,沉积河谷有明显的二维散射效应,与一维模型的计算结果差别显著。在工程场地地震安全性评价中,应合理考虑沉积河谷对场地设计地震动参数确定的影响。     

苏通大桥初设阶段主桥场地地震反应计算

本文计算了苏通大桥初设阶段主桥近300 m深场地的地震反应。将三种地震波从基岩输入,并考虑了行波效应,从而得到不同计算工况下8个桥墩所在场地的地震反应结果,列出了工程场地地表的部分绝对加速度和绝对位移的计算结果。从计算结果来看,土层的地震反应受到以下几个因素的影响:土层计算模型、土层的地质地形条件、行波效应。当有倾斜河谷地形时,采用一致输入下水平均匀分层土层的简单模型后,计算所得的工程场地地震动参数与实际场地精细化模型的计算结果有较大的差距。是否考虑基岩面上地震波的行进过程,也会对场地地表的地震动参数产生较大的影响。     

郯庐断裂活动性及其对京沪高速公路新沂段建设影响评价

在前人郯庐断裂带研究成果基础上,结合京沪高速公路江苏段工程场地勘察,对沂沭断裂带中马陵山-重岗山断裂(F5)开展现场调查、物探、钻探工作,确定该断裂在K711+800～K711+860之间,产状陡立,略向东倾,为逆断层性质的全新世活动断裂,年平均垂直形变速率为0.21 mm/年,年平均水平形变速率为0.42 mm/年。根据相关规范,建议拟建高速公路在该断裂采取避让或抗断措施,避免在断裂处设置大型互通桥梁等设施,其中A类桥梁应尽量避开主断裂,其避开主断裂的距离为桥墩边缘至主断裂带外缘不宜小于300 m,A类以下桥梁宜采用跨径较小便于修复的结构。     

基于范例推理的浏阳河隧道风化槽段坍方风险评估

坍方是隧道常见的突发性风险事件.在对已有坍方隧道实例的原因进行了统计分析,并对主要原因进行了力学解释后,进一步应用范例推理方法评估了浏阳河隧道风化槽地段的坍方风险.结果表明:隧道坍方的主要诱因是围岩破碎和降雨,这与断层破碎带处的围岩力学性能差、降水弱化围岩力学性和降低围岩有效应力等有关.浏阳河隧道风化槽地段的范例推理的坍方和梁家山隧道相近,风险为很有可能发生坍方,建议该地段施工中应注重监测信息的反馈并做好超前地质预报.     

双圆形衬砌隧洞对柱面SH波作用下附近场地动力响应的影响分析∗

在柱面SH波作用下,由于弹性半空间中存在水平和垂直平行双圆形衬砌隧道,附近场地的动力响应将会受到影响。因此,本文基于弹性波理论,采用波函数展开法分析了双隧洞周围的柱面SH波散射问题,给出了双圆形衬砌隧道附近场地的位移解析解,并验证了该解的收敛性。通过对衬砌隧洞的衬砌刚度、隧洞埋深、两隧洞的中心间距以及入射波频率等参数的分析,研究了双圆形衬砌隧洞附近场地土体的位移幅值沿水平方向和深度方向的变化规律。结果表明:衬砌刚度、隧洞埋深、中心间距以及入射频率对双圆形衬砌隧洞附近场地的动力响应有着显著的影响。     

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.     

宁波近海沉积土动力特性的试验研究

土的动模量、阻尼比和砂土抗液化强度是土动力特性的主要指标，是研究重大工程场地设计地震动参数的基础性资料。结合宁波象山港大桥工程场地地震安全性评价工作，采用南京工业大学自行研制的GZZ-1型自振柱仪，首次对宁波近海沉积的淤泥质粘性土、粘性土和砂土进行了动模量和阻尼比的试验研究。发现土的动剪切模量比C／Cmax、阻尼比λ与剪应变幅值γ的关系，可分别采用Martin-Davidenkov模型和作者建议的阻尼比经验公式进行拟合；此外，采用南京工业大学自行研制的DSZ-1型动三轴仪，首次对宁波近海沉积的砂土和粉土进行了液化试验研究，结果表明，宁波近海沉积的砂土和粉土的抗液化强度可采用指数函数进行拟合，且与南京长江三桥场地粉土的抗液化强度相近，但明显大于福建标准砂的抗液化强度。     

青藏工程走廊多年冻土场地地震安全性研究进展∗

宽度不到10 km的青藏工程走廊穿越长约550 km的多年冻土区,承载了青藏铁路、青藏公路等重要生命线工程,同时,该地区强震多发,工程设施未来遭遇地震作用的风险较大。围绕青藏工程走廊多年冻土区这一特殊研究区域,从地震危险性分析和多年冻土场地地震动特征研究两方面对青藏工程走廊多年冻土区场地地震安全性研究现状进行回顾,并介绍最新研究进展。基于青藏工程走廊地震危险性对比分析结果,分别给出50年和100年超越概率63%、10%、2%的青藏工程走廊基岩地震动区划图,并转换得到50年超越概率10%的青藏工程走廊一般场地PGA区划图,与第五代中国地震动参数区划图相比,PGA=0.2g的范围有所扩大。场地反应分析结果表明,多年冻土场地地震动特征与冻土层温度及厚度、季节融化层厚度、冻土夹层厚度及其埋深有关。完全冻结场地地震动特征主要受冻土层温度和厚度影响,季节融化场地地震动特征主要受季节融化层厚度和多年冻土层厚度影响,多年冻土夹层场地地震动特征主要受冻土夹层厚度及埋深影响。研究结果可为青藏工程走廊内多年冻土区地震灾害风险区划、重大冻土工程地震安全性评价、寒区新建工程抗震设防及已有工程设施抗震加固等提供参考。     

渤海PL19-3油田设计地震动参数研究

渤海PL19-3油田按美国有关规范进行抗震设计,其抗震设防标准和地震动参数与我国有关技术规范相比均存在一定的差别。本文根据渤海及邻区的地震构造、地震活动环境的研究结果,以及工程场地的钻探资料、土动力参数测试结果,参照美国有关技术规范的方法,确定了PL19-3油田的设计地震动参数。研究成果不但能满足该工程的抗震设计需要,也可供渤海海域其他工程参考,尤其是所得到的场地土动力学参数具有其特殊性和代表性。本工作将促进海洋工程的抗震技术规范和设防标准的研究,同时,也为未来开展海域地震区划工作积累了基础资料和工作方法。     

楼板对钢筋混凝土框架结构受力性能影响

汶川8级地震震害调查发现,这次地震中现浇钢筋混凝土框架结构多发生"强梁弱柱"型破坏,这与规范中"强柱弱梁"抗震设计原则相悖。为探究其原因,采用ABAQUS软件对钢筋混凝土带楼板框架和空框架结构进行了侧向加载情况的性能分析。通过对比纵向梁端钢筋应力变化和柱端钢筋应力变化,以及分析不同侧向位移对应的楼板钢筋的应力变化情况,指出楼板对梁端抗负弯矩能力的增强有很大贡献。研究了节点类型、楼板钢筋材性、侧向位移、梁高、梁跨和板厚等因素对纵向梁端处楼板有效宽度的影响规律,提出了负弯矩作用下梁端处楼板有效宽度的取值方法。     

近断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射∗

采用间接边界单元法，求解断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射。首先，通过IBEM求解半空间波动问题的思路，在单层位势理论下，将虚拟荷载施加于散射体表面构造散射波场。然后根据交界面处位移连续条件和应力连续条件建立方程，进而求解得出虚拟荷载密度。半空间自由波场与散射波场通过叠加得出总波场，将得出的结果与现有的精确解进行对比，从而使本方法的计算精度得到验证。最后，通过求得的详细数值结果，讨论了半空间中断层场地和衬砌隧道对平面SH波的散射规律。数值分析结果表明:近断层场地衬砌隧道附近SH波的散射同无断层情况相比差异显著，动力反应特征主要依赖于不同断层倾角、隧道与断层距离、SH波入射角度、入射频率等参数。总体上看，SH波入射下，当衬砌隧道位于断层上盘时，断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有一定的缩小效应；当衬砌隧道位于断层下盘时，断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有放大效应，应力增幅可以达到30%。实际隧道结构动力分析宜根据实际工况考虑断层存在的影响。     

核电厂扩建工程设计地震动参数校核研究(英文)

核电工程从预可行性研究到正式施工设计,往往有一个很长的周期。以秦山核电二期工程建设项目为例,地震动参数确定是在十多年前完成的,因此其设计地震动参数的校核工作应当在吸收这十多年来我国在活动构造识别、地震活动的不均匀性处理、地震区带划分、潜在震源区的识别和参数确定、地震动衰减等方面的最新研究成果的基础上进行。研究结果表明,新增的地震地质资料进一步补充了原工作报告对地震地质研究的结论,地震的活动特征则没有发生根本变化;工作区内破坏性地震的平均震源深度约为12 km,与全国平均震源深度(约为15 km)有差别。在对工作区地震地质、地震活动背景最新研究的基础上,考虑本地区有代表性的不同潜在震源区的划分方案,分别采用对应的地震动参数衰减关系进行地震危险性概率分析计算,校核后综合确定秦山核电二期扩建工程厂址的极限安全地震动SL-2为0.15 g,这与1990年的结论一致。本文提出的核电扩建工程地震动参数校核工作的技术路线,可供类似的重大工程地震动参数校核参考。