基于GIS技术的场地地震液化风险评估系统--初步研究

应用GIS技术,以MapInfo为操作平台,对淮安市区潜在的场地地震液化性能进行了综合的分析和评估,建立了场地土壤液化的数据资料库,并以此为背景,建立了潜在液化分析评估系统,对场地地震液化的危害性进行了分析和评估.研究表明,将GIS技术引入到场地地震液化风险评估中,可以方便数据的输入、管理、查询和分析,使场地地震液化风险评估结果能以直观的地图形式显示出来,便于决策部门做出快速、有效的判断.     

基于GIS的2.5维场地地震液化势概率评价

用具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式对2.5维工程场地进行了地震液化势概率评价,通过Kriging法对目标场地区域进行空间插值,可以对大区域工程场地的液化深度和液化范围进行分析评价;采用不规则三角网表面和四面体综合法共同描述地质体模型,在GIS的3维分析模块支持下建立了液化势可视化模型。研究表明:Kriging法通过已勘测点的土层地震液化势来估计未勘测点的土层地震液化势,能够较好地区划出场地地震液化势的空间分布特征,并对待估点进行预测;利用GIS的3维分析模块,实现2.5维场地地震液化势可视化模型的建立是一条有效的技术路线。     

海底土层地震液化破坏研究综述

地震液化可引起海底倾斜土层的失稳和变形,影响海洋工程结构的使用和安全。通过海底液化的震害实例,分析了海底土层液化震害的特点,对地震液化和液化后土层侧移的研究方法进行了简要介绍和评述,指出了目前海底地震液化及侧移破坏研究存在的不足和亟待解决的问题。     

淮安市砂土地震液化势的综合评估

建立了BP神经网络模型LM算法的砂土地震液化判别方法,采用LVQ模式分类网络对数据进行分类,选取唐山地震时76个场地、320组现场液化勘察资料为研究对象,训练和检验网络模型的数据各160组,结果表明,该方法的砂土液化预测准确度为96.8%。根据淮安市典型场地土的钻孔资料,采用《建筑抗震设计规范法》液化判别法(规范法)、美国国家地震研究中心建议的液化判别简化方法(NCEER法)和谢君斐-陈国兴液化判别方法(谢-陈法)等3种液化判别方法及本文提出的BP神经网络模型液化判别方法对22个钻孔、120标贯点进行了液化判别,结果表明:14种地震液化判别方法的计算结果基本一致;2NCEER法比谢-陈法的计算结果要保守;3谢-陈法与规范法的计算结果很吻合,预测正确率相差不大;4规范法相对BP神经网络模型法的计算结果要保守;5BP神经网络模型法比其他3种方法的预测结果更符合实际的液化规律。最后,综合4种方法的液化判别结果给出了该地区地震液化势的评估结果,并给出了部分典型地质剖面土层地震液化势分布图。     

基于可液化场地地震反应数值模拟的影响因素分析

饱和砂土地基在强震作用下会产生液化,导致其强度降低,并产生沉降、侧移和喷砂冒水等现象。基于YANG Zhao-hui提出的砂土液化本构模型,采用OpenSees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,阐述了液化机理以及对地基的作用;通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响。结果表明,饱和松砂场地更易产生液化;大震下场地更易产生液化;长持时的地震动更易造成液化;高频和低频的地震动均不易造成液化,而存在一个最易造成液化的中间频率值。     

基于贝叶斯网络的路网地震可靠性评估

由于贝叶斯网络具有直观、智能、易于建立的优点,本文将贝叶斯网络应用于公路网络系统的地震可靠性分析。通过对路网中公路,桥梁在地震作用下的损害机理的研究,建立了单元的易损性曲线,并据此分析了单元的地震可靠性。建立了公路网络图,以路网中的公路、桥梁为基本变量,将公路网络图转化为贝叶斯网络图,建立了贝叶斯网络的结构模型及相应的条件概率表,利用全概率公式及条件概率公式,研究了地震作用下利用贝叶斯网络进行整体公路网络的连通可靠度的计算方法。将贝叶斯网络的计算结果与传统蒙特卡洛方法进行对比,表明误差较小,计算速度较快,证明了本方法的有效性和高效性。因此当已知部分信息时,就可以利用贝叶斯网络进行实时推理,从而实现整体路网的可靠性更新,并进行了最优运输路径的选择。     

GIS环境下大区域工程场地地震液化势的二维概率评价方法

用具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式来对大区域场地进行地震液化势二维概率评价;在GIS软件ArcGIS的支持下,将取样钻孔处的液化势评价结果等价于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)中的高程,利用ArcGIS空间分析模块中的Kriging插值法估计大区域场地的地震液化范围。研究表明:将Kriging法应用于岩土工程地质特征的统计推断,有助于揭示勘探孔以外的地层信息,对于大区域场地地震液化范围的判别是一个较好的手段;利用ArcGIS空间分析模块中的Kriging法,通过已勘察点的信息(液化势)来估计未勘测点的土层液化势,能够较好地区划出场地地震液化势的空间分布特征。     

基于逻辑回归的地震滑坡易发性评价——以汶川地震、鲁甸地震为例

准确评估地震诱发的滑坡风险,并及时绘制滑坡易发风险图是灾害应急救援的科学前提和理论基础。目前机器学习在滑坡敏感性评估中具有广泛应用,但大多数研究缺乏对模型的普适性探讨,且该类预测模型缺乏定量评价地震动参数对模型精度的影响。该文以2008年5月12日的汶川8级地震和2014年8月3日的鲁甸6.5级地震为例,先通过相关系数及方差膨胀因子选择地震滑坡的影响因子构建数据库,并随机按照7∶3的比例分为训练集和测试集,再分析影响因子在滑坡和非滑坡样本中的频数分布,最后分别利用两次地震的训练集建立逻辑回归模型(Logistic Regression, LR)进行精度验证和易发性评估。结果显示模型在同一次地震的测试集下均达到较高的预测精度(>90%);但是基于汶川地震构建的模型对鲁甸地震诱发滑坡的预测精度整体下降了14%。此外,地震动参数(Modified Mercalli Intensity Scale, MMI)对模型预测精度贡献在5%~29%。结果表明基于历史地震事件建立的模型对未来地震引发滑坡的预测中仍具有较大的局限性,需要增加不同地区不同震情的样本量和新的机器学习方法提高预测模型的普适性。     

日本地震实时监测系统中液化识别方法可行性研究

日本地震超高密度实时监测系统(SUPREME)建设中的核心技术之一是依据强震记录对液化场地进行反演识别,系统中目前使用的是Suzuki法,但实际应用效果并不理想。选取不同地震下多种类别场地上的实际地震记录,对Suzuki法的适用性进行了研究,讨论了其不同指标对不同类别场地识别结果的影响。分析表明:Suzuki法对不同类别非液化场地的识别能力不同,最显著的缺陷是易将软土场地与液化场地混淆;方法所使用的4个识别指标中,过零周期为控制参数,其它指标仅起到初判作用;方法出现误判的原因是液化场地的过零周期范围与非液化中软土场地上的过零周期范围存在明显交叉,而这一点理论上是无法避免的客观存在;改进的方法是应放弃现有进行绝对值对比的做法,改用地震动某些参数的相对变化作为新的识别指标。     

场地液化危害的概率分析

为使场地液化危害程度的估计建立在以概率论为基础的可靠性分析之上,本文提出二种估计场地液化危害程度的概率方法,二种方法分别采用不同的途径处理地震和岩土的不确定性,不仅分析了一点液化的概率,而且提供了估计整个土层住状液化概率的方法,文中最后通过算例简要讨论了液化概率分析结果的工程应用。     

基于贝叶斯网络的城市地震次生灾害演化机理分析

为了解城市地震次生灾害的演化路径及扩散机理,进而为城市防震救灾工作提供科学的参考依据,通过对城市地震有关资料和文献的分析,确定出城市地震次生灾害演化系统贝叶斯网络的节点变量及取值范围,并根据节点变量之间的因果关系构建出贝叶斯网络结构图。通过对国内外典型震例中的16个受灾城市相关数据进行统计,分析获得网络结构各个变量的条件概率。结合贝叶斯网络推理知识,利用贝叶斯网络工具箱分析了在相同的地震输入变量、不同的控制输入变量取值条件下,各类城市地震次生灾害的发生概率。算例分析结果表明不同的应急管理水平对城市地震各类次生灾害的发生概率有显著影响。     

我国近20年11次地震的土壤液化灾害回顾北大核心CSCD

土壤液化是地震灾害的主要原因之一。液化通常指地震引起的粒状土超静孔压增长及随后的软化现象。近年地震液化灾害在全球呈上升趋势。本文回顾了我国2003年新疆M_(s)6.8级巴楚地震、2005年M_(s)5.7级九江地震、2008年M_(s)8.0级汶川地震、2010年M_(s)7.1级玉树地震、2011年M_(s)5.8级盈江地震、2014年M_(s)6.6级景谷地震、2015年M_(s)6.5级皮山地震、2016年M_(s)6.7级高雄地震、2016年M_(s)6.7级阿克陶地震、2018年M_(s)5.7级松原地震及2020年M_(s)6.4级伽师地震的典型液化现象及其地表特征,总结液化导致的地质灾害及其诱因,完善我国地震液化数据库。主要结论如下:(1)土壤液化主要沿等震线长轴方向分布,特别在河谷、湿地、堤坝及农田等高地下水位区易产生地震液化现象。液化迹象表现为地表喷水冒砂、地裂缝、塌陷、不均匀沉降等宏观现象;(2)沉积物喷出地表迹象包括单个砂孔、串状砂孔、线状砂孔、喷水冒砂条带等形式,泥水喷出物携裹黏土、粉土、砂土,砂砾,甚至卵石,导致校园操场/广场、农田、水井、管道和河道等破坏;(3)液化常导致路面、堤坝等开裂,路面裂缝多呈顺路向裂缝和路边裂缝,堤坝裂缝大多分布于坝顶及坝坡的纵向裂缝,呈剪切裂缝;(4)液化引起的地基沉降和侧移会导致浅基础建(构)筑物倾斜、变形甚至倒塌,挡土结构破坏,桥墩倾斜和移位,水利水电设施丧失功能;(5)汶川地震的液化场地在余震中发生二次液化现象,液化后土体抵抗再次液化的强度问题应予关注;(6)汶川地震及松原地震中发生低烈度区(Ⅵ烈度区)的土壤液化现象,汶川地震深层土壤液化、松原地震低水位土壤液化现象均超出现行规范规定的认识。     

基于能力曲线的燃气系统地震脆弱性评估方法

为了定量评估燃气系统在地震中的脆弱性水平,基于能力——需求谱方法建立了燃气系统地震脆弱性评估方法。评估方法从地震潜在危险性分析、结构抗震能力、需求谱与脆弱性曲线建立以及破坏状态预测等四方面着手研究。基于上述模型与方法,研究了地震动作用下燃气系统最大承载能力、破坏等级及概率。最后以某天然气压缩站主体建筑为例,建立了反映场地地震潜在危险性的地震反应谱,构建了用于确定性能点的抗震能力——需求谱,并基于FEMA 273绘制了不同破坏等级的脆弱性曲线,定量分析了该压缩站遭受破坏等级和概率。     

地下管网地震反应分析模型

建立了多点地震动激励作用下的地下管网地震反应拟静力分析模型.首先建立基于有限单元模型的地下管网系统刚度方程,接着给出考虑地震动空间相关性及场地条件等诸多因素的地震动场模拟思路及管网系统地震动施加策略,最后通过解析法验证了模型的正确性.采用本文方法对一“十”字形管网进行了地震反应分析,结果表明:①管线轴向应力沿着管线长度...     

汶川地震灾区过渡房安置点场地选择中的地震问题

大地震后,如何在最短的时间内在灾区选择比较安全的过渡房安置点建设场地,是一项具有挑战性的工作。本文以四川省汶川8.0级大地震后灾区群众快速安置为背景,论述了选择过渡房安置点场地必须考虑的地震问题,并提出了处理地震断层、地表裂缝、砂土液化、坍塌等实际问题的方案;利用强余震的预测结果,分析了这些灾害对场地可能造成的危害;同时对可能潜在的滑坡、危岩崩塌、泥石流等地质灾害提出相应的处理建议,供安置点规划建设参考。     

砂土液化对基础隔震结构地震反应的影响分析∗

砂土液化会对结构的地震反应产生不可忽视的影响,这一现象也将对基础隔震结构地震反应规律产生影响。 基于有限元方法,采用 ABAQUS建立了土?隔震结构非线性动力相互作用的整体有限元分析模型,针对不同地基液化情况对基础隔震结构地震反应规律及隔震效果的影响进行了深入分析。结果表明：隔震结构下部桩基础能够有效提高下部地基的抗液化能力,进而保证隔震结构的整体稳定性。总体来看,液化场地上隔震结构的隔震效果及地震反应与输入地震动的特性相关,近场地震作用下液化地基上隔震结构的隔震性能保持良好,而远场强震作用下液化地基上隔震结构的隔震效果降低。同时隔震层产生较大的位移反应可能导致隔震支座失稳或强度破坏,设计时需特别注意。     

土壤地震液化评价方法研究进展∗

地震引起的土壤液化是造成全世界范围内重大地震灾害的主要原因之一。这是岩土地震工程界长期关注的一个复杂现象。土壤液化评估是工程实践中不可或缺的一项工作。本文概述了过去50年土壤液化评价方法研究的发展和演变,重点在于从确定性方法和概率法分析的角度回顾土壤液化评估的简化方法所取得的最新进展。最近20年里,这些简化方法在两个方面取得了新的进展:(1)现场液化调查数据库的案例数量和质量提升,现场案例由一种或多种原位测试(如标准贯入试验,静力触探试验,剪切波速测试,和动力触探试验)进行描述;(2)各种不确定性的认识和概率评价方法的发展。通过对这些进展的回顾,提供了一些见解;并对循环应力比和液化强度计算的几个不确定性校正因素进行了讨论;对几种有代表性的液化评价方法进行了比较,并讨论了液化评价中遇到的共性问题。通过对数十年来土壤液化评估的研究、发展和实践经验的总结,为下一代土壤液化评估方法提供了前景。     

地震作用下土⁃结构相互作用的简化时程分析∗

基于黏弹性边界和将场地地震反应转化为等效荷载的有限元直接法是目前进行土?结构相互作用分析的常用时程分析方法之一。该方法具有严格的理论基础且计算精度较高,但在商业有限元软件中施加黏弹性边界和由场地反应确定的等效地震荷载时,需要使用者编制程序书写命令流文件。本文建议一种动力时程简化分析模型, 即计算模型侧边界采用滚轴或绑定边界、底边界强制自由场反应。首先基于一维等效线性化场地反应分析软件 EERA,明确了分别给定岩石地表记录、基岩记录和场地地表记录条件下,正确实现场地反应分析的做法,表明在相同地震下三种分析能够得到相同的场地反应结果;然后给出动力时程简化分析过程;最后通过一层两跨地铁车站的地震分析,表明该方法具有较高精度,满足工程需求。     

基于贝叶斯网络的突发事件影响度研究

不确定性的知识表示和推理是突发事件影响度评估中需要解决的重要问题。针对突发事件评估信息的多样性、不确定性及模糊性,利用贝叶斯网络易于进行不确定性推理的优点,提出了采用贝叶斯网络对突发事件影响度进行评价,建立了评价模型,给出了推理决策方法,并且对该方法进行了算例分析。算例表明,基于贝叶斯网络的突发事件影响度评价模型能够提高评估的准确度及对突发事件的响应能力。     

弯曲破坏型钢筋混凝土桥墩地震变形成分及影响因素

钢筋混凝土桥墩拟静力试验表明,弯曲破坏型桥墩墩顶位移主要由弯曲变形、滑移变形成分构成。为进一步探讨地震荷载作用下弯曲破坏型桥墩地震变形成分及其影响因素,首先基于Lehman以及李贵乾的桥墩试件拟静力试验,利用OpenSees平台采用纤维梁柱单元模型附加零长度截面单元对试验滞回曲线和墩顶变形成分进行数值模拟;其次建立原型桥墩数值模型,考虑近断层和远断层地震动进行了非线性动力时程分析,探讨了最大侧移角、位移延性系数等结构反应参数,以及剪跨比、纵筋配筋率等构件特征参数对桥墩地震变形成分的影响。结果表明,墩顶总位移中纵筋粘结滑移成分随最大侧移角和位移延性的增大而增大,随剪跨比和纵筋配筋率的增大而减小。考虑纵筋粘结滑移的数值模型与仅考虑弯曲变形纤维梁柱单元模型相比,将增大桥墩的地震位移反应。