土岩界面地震波能量传递与耗散特性研究——以汶川8.0级地震为例

以汶川8.0级地震为例,应用应力波在弹性介质界面能量分配与反射和透射系数之间的相关性,得出地震波在不同介质中滞留能量的耗散比与介质波阻抗比和上层介质能量衰减比之间的关系。通过离散数值计算发现当能量衰减比一定时,两种介质的波阻抗比在某一特定值时上层介质滞留能量耗散比达到最大,该值随着能量衰减比的增大而增大。这一结论对地震山区的"剥皮型"滑坡提供了一种全新的解释,并得到了路堤工程宏观震害与面波测试资料的验证。     

电力电缆XLPE绝缘上的声波衰减实验研究

为了探究声波在交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘上的衰减特性,制备了220 kV电力电缆横向XLPE绝缘环状切片,搭建了声波衰减研究实验系统,进行了正弦声波衰减实验和声脉冲信号衰减实验,研究了正弦声波信号和声脉冲信号在XLPE绝缘中的衰减与频率的关系。在进行频率分析时,还提出了抵消锆钛酸铅后电陶瓷传感器(PZT)多点测量时PZT和绝缘切片之间难以计算的耦合误差的数学方法。研究结果表明,当声源是正弦信号时,频率在155~350 kHz之间的声波幅值衰减速度依次大于频率在355~500 kHz之间和1~150 kHz之间的声波幅值衰减速度,而1~150 kHz之间的声波幅值几乎不衰减。频率在155~350 kHz之间和355~500 kHz之间的声波幅值在检测位置为45°~90°之间衰减速度最快,90°~315°之间趋于平缓。当声源是声脉冲信号时,声波幅值的衰减也呈现出了高频快速衰减的规律,同时随着传播距离的增加,频谱的主频主要分布在1~50 kHz。     

利用数字地震波资料研究新疆天山中东段地区的介质衰减特征

利用新疆数字地震台网记录的155条地震波形资料,根据S波记录得到观测振幅谱,采用遗传算法联合反演的方法研究了新疆天山中东段地区(乌鲁木齐—乌苏—库尔勒地区)的几何衰减模型、介质非弹性衰减模型。结果表明:在500 km震源距范围内,研究区地震波的几何衰减满足三段衰减模型;研究区非弹性衰减Q值随频率f的关系为:Q(f)=344f~(0.55)。本研究为今后在该研究区利用数字地震观测资料开展震源谱的恢复和强地面运动的模拟等地震学、工程地震学研究奠定了基础。     

丹江水库地区的波速比变化与应力状态

本文从直达波传播的走时公式出发,根据最小二乘法原理,对丹江水库地震网内记到的直达波到时资料作直线拟合,求出波速比的变化及其范围,并对其精度进行了估算和评定。同时对直达波和虚波的速度及震源深度的精度问题也作了评定。在扣除了观测误差影响以后,从中滤取波速比异常信息,对丹江水库波速比值的正常与异常的可信范围作了估算,说明该区蓄水以来,最大一次Ms=4.7级—宋湾震群型地震和李官桥Ms=3.8级地震发生前存在波速比异常现象,并结合该区的应力状态与中、小地震的震源机制解,发现波速比具有各向异性的性质。最后本文结合该区地形变资料,讨论了水库诱发地震的膨胀(扩容)—流体扩散模式。     

地震海啸数值模拟中海洋水深数据的敏感性研究

海洋水深数据是进行海啸数值模拟计算最基础的输入数据之一。目前可供使用的数据源较多,各种数据源之间的差异性以及数据自身误差是否会对海啸数值模拟产生影响值得关注。以中国南海为研究对象,以马尼拉海沟俯冲区为潜在震源区,研究了水深数据的数据源差异性以及数据自身误差对于地震海啸数值模拟的敏感性。结果表明,在开阔的外海海域,不同数据源之间的水深数据差异对于海啸数值模拟的影响可忽略;水深数据自身误差对于数值模拟的海啸波幅值的影响不明显,但对于其相位则存在一定的影响。综合而言,目前开放的海洋水深数据对在开阔的外海海域的海啸传播数值模拟是满足要求的。     

点源激振下地表竖向位移的近-远场分界线

在竖向点源作用下 ,地基表面的竖向振动随着源距的增大而衰减 ;但因在近振源区域受体波 (P波、S波 )影响大而在较远处受表面波 (R波 )控制 ,近、远场地表振动的定量衰减规律存在着较大的差异 ,可靠地确定近—远场的分界线便具有重要的学术和应用价值。本文在综述既有研究成果的基础上 ,通过比较Lamb问题的精确解和瑞利近似解 ,较为系统地对这一问题进行了分析 ,结果表明 :由地表竖向位移振幅确定的近—远场分界线较由其相位确定的为远 ,前者源距将随地基泊松比的升高和容许误差的减小而增大且目前的常见取值明显偏小 ,后者与地基泊松比的变化几乎无关。之所以分界线源距随地基泊松比升高而增大 ,主要是由于此时的P波波长增大的影响比S波和R波波长增大的影响要大而造成的。     

随机粗糙充填节理对S波传播影响的数值研究∗

充填节理对岩体的力学特性有着重要影响,节理面不规则引起的粗糙度使S波在节理岩体中的传播规律变得更加复杂。考虑节理接触面的随机粗糙度与充填材料的塑性变形,通过离散元方法对S波在充填节理岩体中的传播规律进行数值模拟,采用中线截距平均值与起伏均方根量化描述节理的随机粗糙度,分析了不同随机粗糙度下充填厚度与节理剪切强度对透射波形及透射系数的影响。结果表明,与平直节理不同,随机粗糙充填节理对不同入射波波幅下的S波传播规律影响更加明显。同一中线截距平均值下,节理起伏均方根越大,S波透射系数越大;同一节理起伏均方根下,中线截距平均值越小,S波透射系数越大。节理粗糙度对S波衰减规律的影响与充填厚度有着密切的关系。     

泥石流作用下新型楔挡分流结构的流-固耦合动力分析

我国西部地区泥石流活动频繁,对建筑物的破坏以及人们生活带来了极大的影响。有效模拟泥石流冲击作用下结构的响应,可为研究建筑物抵抗泥石流冲击奠定基础。基于流-固耦合的基本理论,运用工程数值模拟软件ANSYS Workbench对设计的新型楔挡分流结构在泥石流冲击作用下的动力响应进行了数值模拟,并利用流体分析软件CFX对黏性泥石流流场进行了模拟,得到了泥石流速度场及压力场的大小及分布。研究表明:楔挡分流结构的楔挡角度越大,结构所受应力就越大,容易破坏。综合流速和角度的关系,得到60°的楔挡分流结构综合拦挡分流效果最佳,该结果可供泥石流拦挡工程的设计参考。     

滑带在高速剪切条件下的固液两相流问题

在滑坡快速下滑过程中,滑带的剪切运动是某种形式的固液两相流。固相颗粒主要是碎石颗粒,液相则是粘土颗粒和水的混合物。在剪切运动中,固相颗粒与液相流体共同分担剪切力,固相颗粒之间的作用力主要是库伦摩擦力。根据雷诺公式,液相流体在滑带上下约束下会产生动压变化,液相的动压变化导致固体颗粒之间的接触应力降低,进而降低了固相的抗剪强度,最终滑带整体的抗剪强度会随剪切速度的增加而下降。     

超高层建筑上部结构—群桩—筏板—土共同作用下筏板性状风振响应计算与分析

风荷载是控制超高层建筑结构设计的主要因素。借助流体动力学采用大涡模拟方法,通过FLUENT和ABAQUS软件建立考虑风场和结构的流固耦合分析模型,运用MpCCI软件进行流固耦合面上的数据传递,以实现流体、固体相互作用。以国际上通用的风工程CAARC标准模型为对象,进行了考虑刚性基础和上部结构—群桩—筏板—土共同作用的风—结构流固耦合数值模拟计算和分析。结果表明:(1)本文方法计算结果与解析解基本一致,与前人的风洞试验和数值模拟结果基本一致;(2)流固耦合分析下,地下室侧面土体可抵抗一半以上风荷载在筏板处引起的附加弯矩,风荷载引起的筏板平均附加弯矩远小于自重产生的弯矩。计算方法和计算结果可以为风荷载作用下对地基基础的研究和流固耦合问题分析提供参考。     

地震预警简介

地震预警技术是利用实时地震监测台网,在破坏性地震发生后,根据较近台站先期获得的记录信息,迅速测定地震发生的地点、大小,利用地震P波传播速度大于造成主要破坏的S波和面波波速的特点,以及电磁波传播速度远远大于地震波的原理,通过地震波不同时间差,在破坏性地震波到达前向震中之外的预警目标区发出警报。地震波的传播速度是每秒几千米,而电波的速度为每秒30万千米。因此,如果能够利用实时监测台网获取的地震信息,以及对地震可     

考虑惯性耦合的两相介质动力反应显式数值计算方法∗

基于包含惯性耦合（耦合质量密度系数）的 u?p 形式饱和两相介质弹性波动方程,开展了对饱和两相介质近场波动问题时域全显式数值计算方法的研究。通过对波动方程中的质量集中矩阵和流体压缩矩阵对角化处理,消除了方程中的动力耦联的影响。分别应用中心差分法和 Newmark 常平均加速度法求解固相位移和固相速度,基于向后差分法求解孔隙流体压力,建立了考虑惯性耦合的饱和两相介质的时域显式数值计算方法。将该方法的数值解与相应的解析解进行对比,二者符合良好,验证了该方法的正确性。将该方法应用于饱和两相介质自由场的地震反应问题,研究了惯性耦合对两相介质动力反应的影响。基于本文研究的两种情况表明,惯性耦合对饱和两相介质动力反应的影响程度有限。     

饱和土中排桩对入射S波隔离的三维分析

基于Biot两相饱和多孔介质理论,就饱和土体中排桩对入射S波的隔离效应进行了三维分析。使用坐标转换和Graf加法定理,将某一桩体附近的总波场构造为入射波和所有桩体的散射波之和,通过施加桩土界面处的边界条件,利用不同阶三角函数的线性无关性,得到了问题的解析解。数值算例对排桩后面的饱和土体的竖向位移振幅衰减进行了分析,探讨了入射波频率和桩土弹性模量比等参数对饱和土中排桩隔离效果的影响。与弹性土中的相应结果比较表明：频率较低时,饱和土中排桩的隔离效果和弹性土中较为接近;频率较高时,两者之间的差别有所增大。     

外形变化对圆柱体结构绕流特性的影响∗

基于 CFD 流体计算平台 Fluent 计算软件,对雷诺数 Re=3 900 下波浪型圆柱体结构三维绕流问题进行了研究,主要分析波长比(λ/D_m=1.8~5.0)与波幅比(a/D_m=0.05~0.2)两个关键参数对波浪型圆柱体的绕流特性及其尾流场分布特性的影响且引入了光滑圆柱(UC)计算结果作对比,并进一步揭示其内在的尾流控制机理。研究表明：波浪型圆柱体尾流特性存在强烈的三维效应,节点处与鞍形处流场特性分布存在明显差异;波浪型圆柱尾流区的顺流向时均速度分布呈现出半对称 U 型,而轴向方向的时均速度分布则呈现出强烈的三维效应;波浪型柱体沿径向方向压力分布也呈现出强烈的三维效应,一般在节点处的压力达到最小值,在中间截面处压力值达到最大;随波幅比增大,阻力系数平均值与脉动性升力系数大致呈现出衰减趋势,并在 a/D_m=0.2 处达到最小值。波浪型柱体结构压差阻力的减少为结构流动控制提供相关支撑。     

地震危险性分析中关于面源对场地影响的计算公式、程序和计算实例

工程地震学中所指的“面源”属于这样一类潜在震源区——区内发震断层的位置和走向都是不确定的.这类潜在震源模型特别适合于那些历史上少震且无充分证据判定发震构造及走向的地区(例如上海市及其邻近地区)的地震危险性分析.本文详细讨论了地震危险性分析中关于面源对场地影响的计算公式,结合计算实例指出:在选定潜在震源区的几何形状和获得地震动参数(或烈度)衰减规律的经验公式时,既要符合实际观测资料、又要尽可能利于数值计算.最后,给出了相应的微计算机计算程序.     

柴达木盆地雅丹地区场地特征及铁路路基施工影响

基于对青海省地方铁路鱼卡(红柳)至一里坪铁路通过的雅丹地貌分布区的现场调查,将该区域雅丹按形态及沉积特征进行了分类。利用高密度面波勘探,得到了铁路通过该雅丹密集分布区典型工程场地的浅层(0~30m)地下结构分布,综合考虑剪切波速和覆盖层厚度分布测试结果,该区域场地的建筑场地类别为II类场地。进而通过对该场地的主要铁路路基施工方式的现场强震动测试,得到了路基碾压施工的振(震)动加速度衰减规律以及路基碾压施工对雅丹影响的安全避让距离为距离震源33m。     

用台阵微振动方法探测城区地壳浅部介质结构

为获取城区浅部介质结构,利用台阵微振动观测技术对城区不同环境下的2个场地进行了微振动观测试验。研究设计了嵌套三角形观测系统,采用修正空间自相关法和频率波数法提取Rayleigh波频散曲线,选用邻域算法反演台阵下方各层埋深及其纵、横波速度结构,并对反演结果与现场钻孔勘察结果进行了对比分析。结果表明,台阵微振动观测技术是获取地壳浅部介质结构的一种有效方法,其对主要地层界面的深度解释误差约为3%~8%,该误差大小与界面的波阻抗差异有关,波阻抗越大,其解释精度相对越高;该方法可以直接获取台阵下方S波速度结构,且具有较高的精度。微振动方法不需要专门震源,施工经济方便,结果可靠,可作为复杂地震地质环境下获取城区地壳浅部介质结构的有效方法。     

隐爆地震

隐爆地震是地下流体隐蔽爆破形成的.隐爆地震与断层地震在孕震构造、发震机制和震源动力等方面存在着显著的区别;与火山地震在流体性质、发震机制和震源深度等方面也存在着显著的区别,应划归为一类新的地震类型.隐爆地震可由高压流体、岩浆侵入、流体相变和天体撞击等作用引起.笔者认为,深入研究地下流体的变化规律,对有效预测地震具有重要的现实意义.     

引入SPH方法的储液罐地震反应分析

针对球形储罐,考虑其液固耦合作用,通过ABAQUS软件建立1 000 m3球罐有限元模型并对其进行地震反应的数值仿真分析。通过时程分析图及表格中的数据对比结果表明:与传统计算方法相比,在考虑液固耦合作用的情况下,球形储罐的顶点位移、竖向支反力以及支柱底部剪力等方面衰减较快,并且在数值上也小很多。     

中国核电厂场址地震危险性评定方法

在地震危险性概率方法应用的基础上,本文对影响核电厂场址地震危险性评定值的四个重要因素,诸如工作区潜在震源区的判定、地震活动性的时空非均匀性、地震动衰减关系及其衰减模型进行了讨论和改进,提出了一个核电厂场址地震危险性评定的方法。应用该法可提高核电厂场址地震危险性评定的可靠性和显著的经济效益。文中还讨论了地震构造法对核电厂场址地震危险性评定的应用。最后,应用本文提供的2种方法,对秦山核电厂场址进行了地震危险性评定,选取2种方法中的最大值即为核电厂场址地震危险性的评定值。