西安地裂缝活动强度空间信息量模型预测及防治对策

西安地裂缝活动主要受隐伏断裂、构造地貌、承压水头下降值及地面沉降量四大因素影响。本文根据这四个影响因素建立了地裂缝活动强度空间预测信息量模型，预测了2000年地裂缝活动强度总发展趋势。在此基础上，提出了防治地裂缝灾害的对策。     

西安地裂缝的数值模拟研究

在分析总结西安地裂缝基本特征的基础上,采用二维有限单元法,对西安地裂缝进行了数值模拟,并从土动力学角度探讨了地裂缝的形成机制．结果表明,西安市区超采地下承压水导致地面不均匀沉降是西安地裂缝产生和发展的主要原因。故认为只有通过对地下承压水的合理开采,控制西安市区地面的不均匀沉降,才是减缓西安地裂缝活动的根本对策。     

基于BP神经网络的地裂缝活动强度预测——以西安地裂缝为例

地裂缝灾害是一个典型灾种,地裂缝给城市建设及地表地下建筑物造成巨大危害。依据西安地裂缝多年监测资料和研究成果,分析西安地裂缝的活动特征和主要影响因素,采用了BP神经网络结合地理信息系统的方法对西安地裂缝活动强度进行预测,在学习过程中结合了聚类,引入了惯性因子,加快了学习时的收敛速度,结果在地理信息系统中以可视化的方式进行显示。经过实际数据验证,取得了良好的效果。     

地裂缝环境下不同隧道型式的地铁振动响应数值分析

以西安穿地裂缝带的地铁隧道工程为背景,利用ABAQUS软件建立了不同衬砌型式下的隧道–地裂缝–地层相互作用模型,对各有限元模型施加地铁移动荷载模拟体系的振动响应,分析了地裂缝邻近土体振动的基本特征,以及隧道断面尺寸和形状对振动响应的影响。计算表明:近振源处的土体以高频振动为主,远振源处的地表以低频振动为主;对于穿地裂缝带的分段式马蹄形隧道,隧道正上方地表地裂缝附近土体加速度响应强于远离地裂缝的土体,增大隧道断面尺寸,可以有效地减弱地表的振动;在本次模拟条件下,隧道断面形状对距隧道中心线12m范围内地表的振动有一定影响,对此范围之外的影响不显著;圆形断面下的位移响应与马蹄形和矩形的差异较大,马蹄形和矩形断面的位移响应差异不显著;地铁移动荷载下,地裂缝处上下盘土体间有一定的竖向位错量,其大小与距衬砌的距离有关。     

基于神经网络的跨越地裂缝框架结构地震损伤及预测研究∗

为开展特殊地质环境下结构的损伤分析,以一跨越西安f4地裂缝的五层框架结构为研究对象,基于振动台试验和ABAQUS 有限元分析结果,进行了BP 神经网络模型的模型训练,选取变形和能量组合形式的双参数损伤模型计算结构损伤指标,采用加权系数法,开展了构件、楼层、结构三个层面的损伤预测分析,给出了不同地震作用下结构损伤程度评估。结果表明：地裂缝场地结构表现出明显上下盘效应,结构首层为薄弱层。BP 神经网络损伤预测值与有限元计算值在不同工况下均较为一致,其对于构件、层间、整体结构损伤指数预测最大误差分别为8.86%、5.66%、7.57%,该研究成果为跨越地裂缝结构的性能评估提供一种准确且高效的研究方法。     

地铁隧道-地层动力相互作用模型试验参数设计

以西安地铁2号线为研究原型,根据模型试验相似准则,设计了列车荷载作用下地裂缝-地铁隧道-地层动力相互作用试验模型。根据试验需求及场地条件,确定采用模型试验箱进行试验,模型试验箱考虑了地铁隧道与地裂缝的不同交角,可以分别模拟地铁隧道与地裂缝呈90°正交、60°斜交、30°斜交的情况,同时,试验采用激振器模拟了不同频率的车辆振动荷载。根据相似原理,合理确定了几何参数、地铁隧道及围岩材料参数、动力加载方式及动力试验参数,以期通过模型试验来研究地铁隧道-地裂缝-地层在列车振动荷载作用下的动力响应规律,为列车振动控制措施研究提供参考。     

地铁动荷载作用下隧道-地裂缝-地层的三维动力响应

为了探明西安地裂缝场地地铁动荷载作用下的隧道-地层动力响应特征,提出了基于ABAQUS的地铁振动响应三维模拟方法,实现了地铁多轮对荷载的移动。通过有限元计算,得到了整体式隧道的振动响应特征和振动波在地裂缝场地的传播规律,并将有无地裂缝时的振动响应进行了对比,分析了地裂缝对振动响应的影响。计算表明:单节车辆诱发振动沿纵向的影响范围不超过75 m;地铁运行诱发的振动以竖向为主,振动沿横向传播时水平振动衰减较慢;在本次模拟工况下,地裂缝的存在对地裂缝邻近约12 m范围内土体的振动影响较大,对衬砌结构的影响不显著。     

河间地区地裂缝分形特征研究

基于分形理论研究了河间地区地裂缝的分布分形、受控分形以及影响分形特征,利用MAT-LAB软件分别计算了地裂缝、活动断裂、地下水、地面沉降等相关物理量的分维值。地裂缝的发育具有自组织性,其分维值的大小及变化反映了地裂缝活动的复杂性。地裂缝平面、剖面分形特征反映了该区域孕裂应力场在平面和纵深方向上的非均一性。地裂缝的形成和发育可以看作是断裂运动的一种调整,影响地裂缝断裂的分维值具有一定的区间。地下水开采、地面沉降作用与地裂缝活动存在很大的关联。     

广西来宾岩溶地裂现象的探讨

西安地裂缝,以其活动时间长、规模大、与构造活动密切相关、并造成破坏而引人注目。在这里将以广西来宾地裂缝等为例,探讨一种非构造地裂现象一岩溶地裂。岩溶地裂的形成原因、分布规律、形态特征、活动方式等均与构造地裂缝,如西安地裂缝不同,有其独特之处。     

地裂缝对地铁隧道围岩附加动土压力影响特征研究

以西安地铁穿越地裂缝带的隧道工程为背景,在物理模型试验的基础上,重点分析了地铁列车运行过程中,地裂缝对列车振动引起的隧道围岩附加动土压力的影响特征。研究认为,在地铁隧道未产生脱空情况下,地裂缝对地铁列车振动产生的附加土压力具有衰减作用,列车从地裂缝下盘向上盘行驶时,附加土压力的衰减幅值明显大于列车从上盘向下盘行驶时的衰减幅值。地裂缝活动导致隧道脱空后,虽然地裂缝附近隧道底部的附加动土压力受地裂缝影响很小,但脱空改变了隧道结构的受力模式,使隧道的动力响应特征发生显著变化。这就提示设计人员在地铁列车穿越地裂缝带的隧道抗振设计中,上行线和下行线围岩中的附加动土压力的分布规律是不同的,在设计时应考虑这一特点,做到合理设计。     

再论西安地裂缝的时空观及现实意义

本文依据西安地裂缝的时空观，讨论了地裂缝的发展趋势、地裂缝的对策等热点问题，提出融西安地裂缝研究于广阔的时空环境中、正确评价其微观形态，是深化西安地裂缝研究的唯一正确之路。     

地裂缝环境下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的研究

以穿越地裂缝带的西安地铁2号线为研究背景,通过数值模拟对地裂缝作用下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的机理进行了研究.研究结果表明:随着上、下盘位错量的增加,地裂缝处受影响的土体范围逐渐增大,土体的竖向位移也逐渐变大;上盘下降过程中,下盘隧道顶部沉降变形最大,上盘隧道顶部沉降变形最小;隧道的变形区域出现在预设地裂缝两侧,并...     

不同缝面形态地裂缝场地地震响应规律研究∗

地裂缝作为非连续地质界面对场地动力响应的影响是显而易见的,对不同缝面形态地裂缝场地进行地震响应规律研究是进行地裂缝场地建筑物抗震设防的基础。为此以西安典型地裂缝为研究背景,进行了单缝型地裂缝场地动力响应振动台模型试验,获得了地裂缝场地动力响应规律及响应特征;在此基础上通过 MIDAS 数值软件对西安单缝型、“y”字型、正“八”型和倒“八”型地裂缝,以及苏锡常地区基岩潜山型和基岩陡崖型 6 种缝面形态地裂缝场地地震响应规律进行了研究。结果表明：单缝型地裂缝呈现出越靠近地裂缝峰值加速度越大,随着距地裂缝距离越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定的响应规律;“y”字型、正“八”型和倒“八”型地裂缝具有明显的“双峰”特征,即地表峰值加速度在靠近主、次地裂缝处都有明显的增大;基岩潜山型地裂缝场地地震响应规律与西安地区正“八”型地裂缝场地相似具有“双峰”特征,随着距主、次地裂缝距离增加地表峰值加速度逐渐减小后趋于稳定;基岩陡崖型地裂缝场地与西安地区单缝形地裂缝场地地震响应规律相似,但在地裂缝处场地地表峰值加速度响应更加明显,地表峰值加速度曲线更加陡峭。     

与地裂缝正交马蹄形地铁隧道动力响应模拟分析

在地铁隧道—地裂缝动力相互作用模型试验中,拟采用点荷载的加载方式。为了合理制定模型试验加载方案,建立了点荷载和移动荷载2种加载方式下,与地裂缝正交的马蹄形隧道—地裂缝—地层动力相互作用的数值模型。通过对2种加载方式下的拱底土层竖向最大位移、土层最大加速度分布、土层加速度时程以及衬砌加速度时程进行对比分析,可以得出在2种加载方式下,拱底竖向最大位移、土层加速度分布、土层加速度时程以及衬砌加速度时程在分布上有相近的规律,从而说明了在模型试验中,可以用点荷载加载方式来代替移动荷载,为模型试验提供了依据。     

基于Landsat数据的开都河两岸绿洲地下水遥感监测及影响因素分析

为了研究干旱区绿洲地下水位时空变化特征及其归因,以新疆开都河两岸绿洲为研究对象,利用实测地下水埋深数据和Landsat数据计算得到的改进型温度植被干旱指数(MTVDI)相结合,建立了地下水位监测关系模型(R2=0.82)。对研究区1999年到2016年地下水的时空分布进行了监测,利用2005年和2003年两年实测数据对模型进行了验证。结果表明:1)两年实测地下水位和监测水位相关系数(R2)分别为0.75和0.77,均方根误差(RMSE)分别为0.17和0.27,平均相对误差(RME)分别为11.4%和16.7%,研究结果符合研究区实际情况;利用MTVDI建立的地下水位监测模型对干旱区绿洲一定深度的地下水位监测是可行的;2)开都河两岸绿洲1999年到2016年地下水位年际变化逐渐降低,年内地下水位升降显著;3)地下水位年际降低的主要原因是耕地面积的增加和灌溉方式向高效节水方式转变,增加了地下水开采量和降低了补给量。在年内随着渠系灌溉水的作用,使地下水位在季节性里变化较大。     

山西霍州西部地裂缝地质灾害成因分析

自20世纪90年代以来，山西省霍州西部地区出现了大量地裂缝，破坏了许多房屋和耕地，并且改变了地下水资源的空间分布，严重影响了当地人民的日常生活和地区经济发展。由于该地区地裂缝的成因尚不清楚，防治措施难以制订，其影响范围内的人群、房屋、耕地、水资源仍然受着地裂缝地质灾害的威胁。基于此种状况，在调查霍州地区采空塌陷地裂缝时空分布的基础上，结合区内区域地质、水文地质、工程地质及人类经济工程活动等条件，分析了地裂缝形成的主要原因。分析结果认为，采煤形成的采空区和采煤排水造成的地下水位下降是地裂缝形成的主要原因，雨水的冲蚀加速了地裂缝的扩展，确定了该地区地裂缝的非构造属性，并据此提出了相应的治理措施。     

地裂缝地震影响效应研究——以陕西咸阳为例

由于地裂缝的存在破坏了场地的介质连续性,地震波在裂缝带的反射作用对场地的动力响应具有放大效应。以咸阳市某地裂缝为例,在研究地裂缝分布特征、活动规律的基础上,分析确定了该区地裂缝的成因类型,并通过数值模拟研究随机地震荷载作用下地裂缝场地的动力响应,确定了该地裂缝场地的动力响应特征,以及上盘60 m至下盘30 m放大效应显著的范围。结合现有地裂缝勘查规范确定了咸阳市地裂缝的避让距离原则:在土地宽裕的情况下,应按照规范的要求进行避让;在城市用地紧张的情况下,一类建筑物上盘33 m,下盘18 m,二类建筑物上盘22 m,下盘14 m,三类建筑物上盘8 m,下盘6 m;在强震作用下,由于地裂缝带的地震放大效应,建议适当放大避让距离,可考虑取上盘60 m,下盘30 m。     

地震作用下地裂缝场地土体的损伤量化分析∗

为研究地震作用下地裂缝场地的破坏特征和损伤变化规律,以西安f4地裂缝场地为背景,进行振动台模型试验。基于希尔伯特边际谱理论,通过土体内部实测数据对地裂缝场地损伤过程进行分析。结果表明:(1)地震作用下,地裂缝场地上、下盘土体变形不一致导致主裂缝两侧产生张拉应力,使得主裂缝不断开裂、扩展,破裂面为锯齿状,且上盘区域产生的次生裂缝更多;(2)损伤指数的发展规律与试验现象较为吻合,说明此损伤量化方法适用于评价地裂缝场地在地震作用下的损伤特征;(3)地表各测点的损伤指数和峰值加速度分布规律表现出较高的一致性,均在靠近地裂缝处达到最大,随着与地裂缝距离的增大而递减,表现出“上、下盘效应”,土体的损伤状况与输入峰值加速度、土层类别等因素有关。     

濮阳县地裂缝成因分析

1997年8月,濮阳县胡状乡几个村庄相继发生地裂缝。经过详细调查研究,得出是由于干旱引起地下水位下降,浅层土体收缩并产生不均匀沉降而致,并非构造成因的结论。以后几年,濮阳县柳屯等地也发生过同样地裂缝,验证了这一结论。这项工作为研究濮阳地区大面积干旱而产生的地裂缝提供了实例,对区分是否构造成因地裂缝有一定的参考意义。同时对建设部门规划和处理房屋地基具有实用价值。     

基于主成分分析和支持向量机的苏锡常地区地裂缝危险性预测

地裂缝地质灾害是由多种复杂因素共同导致的岩层、土体开裂现象,常规数学模型难以对地裂缝的危险性做出准确预测。该文首先采用主成分分析(PCA)方法对选取的导水系数、水位、粘性土层厚度、基岩起伏度、基岩埋深5个影响因素提取3个主成分,对导致地裂缝发生的主成分进行了全新的解释,同时引入支持向量机的方法(SVM)建立了基于主成分分析和支持向量机的苏锡常地区地裂缝危险性预测模型。并结合工程实例将预测结果与SVM模型预测结果进行比较分析。结果表明:基于主成分分析和支持向量机的地裂缝危险性预测模型精度较高,具有一定的参考价值,可为预测苏锡常地区地裂缝危险性提供有效依据。