地震波非线性反演的某些数学问题

以地震波广义散射(包括透射、折射、反射、绕射等)为背景,以求解其反演问题为主线,在回顾反演理论发展的同时,着重对地震波逆散射问题研究过程中各种数学、物理的基本理论和基本假设如何被应用以及非线性偏微分方程的求解过程及其作用做理论分析,同时对地震波逆散射问题中相应数学方法的发展过程及在使用中尚存在的问题做简单介绍。在文末,指出了现在地球物理界在地质结构异常较强烈所造成的非弱散射的反演问题上所遇到的问题。进而就今后如何处理这类问题的数学研究方法和假设中应注重的问题提出了一些想法和展望。     

地震波数值模拟方法研究综述

地震波场数值模拟不仅是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,而且是研究地球深部精细构造的有效工具。地震波场数值模拟的主要方法包括3大类,即几何射线法、积分方程法和波动方程法。首先介绍了地震波数值模拟方法的理论基础和内容及特点,然后概括介绍了20世纪90年代以来几何射线法和各种波动方程数值模拟方法的新进展。因为波动方程数值模拟包含了丰富的波动信息,可为研究地震波的传播机理和复杂地层的解释提供更多的佐证,所以重点介绍波动方程数值模拟方法。最后,对各种数值模拟方法进行了评述,并给出了地震波传播理论和数值模拟方法发展的展望。     

波动数值模拟中人工透射边界的实现技术

对局部场地动力反应的有限元方法及其边界问题的处理技术进行了研究,基于ABAQUS有限元软件开发了用于局部场地反应数值模拟的人工透射边界的子程序,通过对均匀半空间的波动问题的分析,验证了局部场地动力反应分析模型和边界处理技术的可行性。算例结果表明,基于ABAQUS有限元软件建立的地震波输入方式和透射边界的用户子程序对于局部场地动力反应分析具有良好的适用性。所提方法可用于二维局部不规则、不均匀和非线性场地的地震波散射问题。     

含小净距隧道岩石边坡地震动力响应特性研究

采用有限元分析软件建立一个通过大型振动台模型试验验证的边坡动力数值分析模型,研究了地震作用下含小净距隧道岩石边坡的动力响应规律,探讨了隧道结构对边坡动力响应规律的影响。结果表明:1)边坡加速度峰值放大系数沿坡面向上呈现出先减小后增大的非线性变化特征,存在临空面放大作用,边坡会改变输入地震波的频谱成分,对高频段地震波存在滤波作用,对低频段地震波存在放大作用;2)因小净距隧道的存在,含小净距隧道边坡的坡面加速度分布较无隧道边坡表现出明显的非线性高程特性,其坡体最大水平和竖向位移总体上小于无隧道边坡;3)强震作用下坡顶和结构面附近水平位移最大,两隧道中夹岩处及偏压侧隧道左侧拱脚处易发生拉裂破坏和剪切破坏。试验研究结果对含小净距隧道边坡抗震设计及其地震动力反应特性的研究有一定的指导意义。     

斜坡地震稳定性研究的若干问题

强震通常会诱发斜坡灾害,并造成重大的人员伤亡和经济损失,斜坡地震稳定性评价研究是当前岩土工程和防灾减灾领域研究的热点问题之一。本文总结了斜坡在地震作用下稳定性评价的研究历史和现状;评述了静力分析方法的发展历史和存在的问题,归纳了动力分析法的发展历程和最新的研究成果。在此基础上,提出了当前斜坡地震稳定性研究领域亟需解决的10个基础问题。主要包括滑坡形成的地质条件、斜坡原始地形恢复方法、滑带土基本特征、输入地震动的确定、地震动入射方向对斜坡稳定性的影响、地震滑坡地震动场的反演、土体地震流滑形成机理和预测方法、斜坡地震稳定性可靠性分析、滑坡灾害风险分析以及快速评估方法等。开展这些基础问题的研究对推动斜坡地震稳定性研究有重要的理论意义和工程价值。     

泥石流灾害经济损失研究综述

在泥石流灾害研究中,针对泥石流灾害经济损失的研究是预防、应对和管理泥石流灾害风险的基础。结合已有泥石流灾害经济损失研究成果,首先梳理当前泥石流灾害经济损失研究发展近况,对不同经济损失研究方法进行分类和归纳。其次,在简要介绍已有研究方法的基础上,对不同种类研究方法进行评述,分析各类研究方法具有的优势和存在的问题。最后,结合当前泥石流灾害研究的发展趋势和本文研究结果,提出泥石流灾害经济损失研究的启示和展望。     

地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析*

地震诱发的边坡失稳是重要的地质灾害类型之一，数值方法是对地震边坡进行分析的一项重要工具。基于黏弹性人工边界，通过将地震记录转化为等效地震荷载实现地震波在场地中的施加；并采用Mohr?Coulomb准则模拟土体的非线性特征。根据非线性有限元软件ABAQUS，建立了双面边坡的数值模型，通过分析地震波在不同角度入射下不同坡角边坡的地震响应，讨论了地震波入射角以及边坡坡角对破坏的影响。结果表明，地震波入射角和边坡形状改变了地震波在坡体内的传播规律，因此影响了边坡的破坏。随着地震波入射角的增加，靠近波源一侧坡面的滑动位移和滑动区域逐渐增加，而远离波源一侧的滑动位移和滑动区域逐渐减小。边坡坡度的增加引起坡面危害的逐渐加剧。本文讨论了不同尺寸边坡在不同地震作用下的破坏规律，从而为地震诱发边坡的失稳破坏提供了理论支撑，具有重要的现实工程意义。     

我国沙尘暴灾害及其研究进展与展望

我国强沙尘暴灾害的逐年加剧是气候干暖化背景下,沙化土地扩展的结果,沙土暴的频发已经成为我国北方生态环境恶化的重要标志,加强对我国沙尘暴的研究已成为当务之急。本文阐述了我国沙尘暴灾害的现状及动态演变,综合分析了沙尘暴发生发展的成因,评述了我国沙尘暴的研究历史、进展及存在的问题。     

混凝土大坝抗震安全评价的发展趋向

一大批世界级超高拱坝已经和即将在我国西南和西北强地震活动区进行建设。大坝在国民经济发展中占有重要地位,大坝的抗震安全评价将成为我国地震工程研究的一个重要方向。本文对大坝抗震安全评价的研究现状进行了扼要总结,特别对大坝抗震安全有关的若干重要技术问题进行了深入讨论。其中包括抗震设防标准与地震动输入模式;混凝土材料的率敏感特性及其对大坝地震响应的影响;坝-水库-地基动力相互作用效应;强震时拱坝横缝的非线性张合效应;混凝土大坝的非线性地震响应与损伤发展的模拟等。对现有分析模型和方法的有效性及其局限性进行了评述。最后,对该课题今后进一步研究的方向提出了建议。     

通用水土流失方程因子定量研究进展与展望

通用水土流失方程是目前预测土壤侵蚀最常用的方法之一，定量确定其因子是应用此模型的关键。简要评述了国外及近年来国内定量估算水蚀因子的方法，讨论了存在的问题，并对我国这方面的研究趋势作了展望。     

贵州省4(3/4)级以上历史地震补遗(公元1308年—1948年)

<正> 贵州省是我国一个少震的省份,但在漫长的历史时期,仍然有一定数量的中强地震发生过。由于贵州省在1983年撤销地震机构以后,有关该省的历史地震史料未得系统地整理,致使不少历史地震事件至今没能得到发掘,这对完善我国历史地震宝库无疑是一个重要损失。因此,笔者根据增加、修正历史地震的有关习用原则和方法,并结合贵州省历史地理实际对贵州省1308年至1948年间的历史地震进行增补、变动和恢复。对贵州省历史地震进行增补、变动和恢复的原则主要考虑如下:     

基于互补理论的电力系统机组组合优化

针对同时具有离散和连续变量,非线性等特点的火电机组组合问题,在分析一般机组组合优化数学模型的基础上,尝试用连续化的方法建立连续变量和离散变量之间的关系,利用互补约束和最优化极值理论,构建了电力系统机组组合的互补约束优化模型。采用光滑NCP函数对建立的互补约束优化模型进行光滑处理,将其转化为一般的非线性规划问题,并用原对偶内点法进行求解。仿真结果表明:所提算法能有效处理含离散和连续变量的混合优化问题,具有很好的实际应用前景。     

灾害系统分类初探

本文在分析目前灾害分类中存在问题的基础上,以系统方法为指导,从地球表层系统出发,论述了灾害分类应考虑的五条原则,提出了一个采用同一、多级分类标志的新的灾害的系统分类,把各种灾害类型予以按某种标志划分明确的种类,使之能适应当前和一段时期灾害类型发展的需要,希望初步解决以往灾害分类中的不足之处。     

参数完全不确定系统在未知输入下的损伤识别

由于各种因素的影响,实际结构系统与计算模型有着不小的差异。本文针对结构系统参数及基底输入完全未知情况下的损伤识别问题,构造了与质量无关的结构规格化刚度参数和阻尼参数,提出了关于结构规格化参数和层间质量比的非线性最小二乘迭代优化识别方法,并给出了用规格化参数进行识别损伤和地震动反演的公式。算例表明本方法是有效的。     

桩基缺陷偏心的二维效应分析

桩基低应变动测中经常会遇到桩身缺陷偏于一边的情况。对此 ,不同的检测人员可能会给出有一定差异的检测结果 ,这给有关部门对缺陷桩的定性以及决策带来不便。本文针对桩基低应变动测中可能遇到的桩身缺陷偏心问题 ,采用二维波动有限元方法进行数值模拟分析 ,研究桩身缺陷偏心的二维效应 ,分析缺陷偏心时桩顶各部位振动信号的差异 ,探讨对缺陷偏心桩在现场检测中应注意的问题。     

SMW围护结构的深基坑隆起变形有限元分析

影响基坑基底隆起的因素存在极大的模糊性和随机性,基底隆起变形量的计算是一个复杂的非线性过程,而采用有限元法对基坑基底隆起变形量进行分析是个有效的途径。本文以上海某深基坑为例,基于ABAQU S软件对该基坑基底隆起变形量进行有限元分析。研究表明,基底隆起最大变形量发生在离基坑侧壁约以SMW围护桩入土深度为半径的圆内侧。本文将为基坑隆起问题的定量研究提供有价值的参考。     

短临前兆跟踪中的前兆场反演法和地震参数预报

利用静力位错理论对地震发生过程中的应力场状态进行分析;利用震时被灵敏仪器记录到的高分辨率应变(形变)阶的量值及其空间分布来反演地震断层的参数。将大地形变仪器的观测数据进行统一标度的归化,对前兆观测物理量进行归化处理分析,并进行震例验算。为正确把握地震时震源周边岩石中的应力过程及对在岩石中设置的形变类仪器的影响情况,特选择在布有各类高灵敏形变观测仪器的徐州综合形变地震台大型坑道中,使用化学致裂试验模拟震源的致裂点周围不同构造和距离位置上的岩石应力状态,分析应变的衰减规律,研究岩石中的不同构造方向上与距离因素有关的能量释放情况,建立相应的关系式。编制了震源参数反演、前兆场物理量归化处理等计算软件。通过震时形变资料反演地震断层参数,在为探索地震预报新途径方面做了一些尝试。     

加卸载响应比理论应用于堆积层滑坡预报

加卸载响应比理论是一种用于研究非线性系统失稳前兆和进行失稳预报的新理论,目前主要用于地震预报方面.对将该理论应用于探索滑坡前兆和滑坡中期预报作了探讨.降雨是影响斜坡稳定性的外部因素中最常变化的因素,也常是滑坡的诱发因素.针对降雨在堆积层滑坡孕育、发生过程中的关键作用,以降雨变化作为加卸载手段,建立了降雨型堆积层滑坡的加卸载响应比预测模型,并以新滩滑坡为例进行了预报.结果表明,文中提出的加卸载响应比方法可作为滑坡预报的手段,且在某些方面它比常规预报方法更具优势.     

基于拟力法的负刚度非线性分析

拟力法是一种高效的结构非线性分析方法,当结构进入非线性状态时,拟力法仅需对一个代表局部塑性且规模较小的矩阵进行迭代运算,从而避免了传统方法对规模较大的整体刚度矩阵的分解运算。拟力法在处理负刚度问题时,结构的非线性特征由局部塑性矩阵集中体现。研究了负刚度条件下拟力法中局部塑性矩阵的正负定特性及条件数与最小特征值等数值特征,得到了第二刚度系数对矩阵数值特征的影响规律,并与传统方法中整体刚度矩阵的相应特征进行了对比分析。结果表明,结构进入负刚度状态时,拟力法中局部塑性矩阵将表现为非正定性,且相比于整体刚度矩阵,数值模拟表明其具有条件数少、数值精度高的特征。最后通过数值算例验证了拟力法在计算负刚度问题的优势与计算能力。     

再论地震动物异常的群体效应

本文对文献〔1〕中提出的地震动物异常的群体效应问题做了进一步讨论,并试图指出:地震动物异常问题就其实质而言是一个生态学问题.动物群体中个体之间的相互作用、动物个体与动物群体之间的相互作用,对地震动物异常具有决定性的影响,而这种影响的方式具有典型的非线性特征.