汶川地震后陕甘川交界地区重力应急监测及变化分析

流动重力方便快捷,能快速获取重力场变化信息。汶川8.0级大震后中国地震局立即开展震后重力应急监测,陕甘川交界地区重力观测显示:①汶川震后陕甘川交界的沙洲、碧口、青木川地区形成了重力变化大于60×10^-8ms^-2的局部重力异常区及其伴生的重力变化高梯度带,重力变化最大值达到70×10^-8ms^-2多,重力异常与强余震的空间分布存在密切的联系。②望褒线重力与垂直形变变化活跃,靠近断裂重力与垂直形变变化剧烈。③利用重力资料对汶川震后地震趋势进行了正确的判定。     

泸-石高速甘草沟泥石流发育特征及危险性分析

拟建泸定至石棉段高速公路(泸-石路)沿线泥石流灾害频发,甘草沟是较为典型的一条泥石流沟。通过现场调查和室内试验,文中以该泥石流的形成条件分析为基础,对甘草沟进行了危险性评价计算。研究得出：甘草沟物源总量为235.90×10⁴m³,动储量为23.09×10⁴m³,在20、50、100年一遇的频率下,一次冲出固体物质量为27 530、3 1651、34 783 m³;危险范围最大长度为712、795、857 m,危险范围最大宽度为765、851、917 m;该泥石流处于发展期,危险性属于中度危险。     

高铁列车运营下邻近矿区深竖井衬砌的动载影响北大核心CSCD

根据动力学理论,建立考虑山体、竖井、合福客专的数值模型,研究高铁列车运营下竖井衬砌的位移、应力的响应特性。结果表明:随着列车速度的降低,竖井衬砌竖向位移、水平位移及应力都减小,只是沿着竖井深度方向减小的幅度不一样;同时降低车速,对降低竖井衬砌的附加动竖向位移和附加动竖向应力更有效。在竖井顶部靠近山表的位置,此处为自由表面,水平位移、竖向位移等动力响应较大。列车交会下的竖井衬砌的竖向位移和竖向应力较单线行车下有显著的增大,特别是竖井井口及其以下200m深度的范围。     

高铁列车运营下邻近矿区深竖井衬砌的动载影响

根据动力学理论,建立考虑山体、竖井、合福客专的数值模型,研究高铁列车运营下竖井衬砌的位移、应力的响应特性。结果表明:随着列车速度的降低,竖井衬砌竖向位移、水平位移及应力都减小,只是沿着竖井深度方向减小的幅度不一样;同时降低车速,对降低竖井衬砌的附加动竖向位移和附加动竖向应力更有效。在竖井顶部靠近山表的位置,此处为自由表面,水平位移、竖向位移等动力响应较大。列车交会下的竖井衬砌的竖向位移和竖向应力较单线行车下有显著的增大,特别是竖井井口及其以下200m深度的范围。     

山区农民泥石流灾害风险感知和可接受风险研究

基于泥石流灾害可接受风险调查问卷的分析,从泥石流灾害关注程度和类型、可接受性及灾害可接受风险3个方面阐述农民对泥石流灾害可接受风险的感知和态度。研究结果表明：(1)农民普遍关注泥石流灾害,主要关注的灾害后果是财产损失,财产损失中主要关注的是房屋;(2)农民对泥石流灾害可接受性分别是：距离为<5 km、频次为100年1次或更长时间1次、预警时间为<1 h和保险费用为<100元;(3)农民可接受的受灾人数、死亡人数、死亡比例、个人直接经济损失和总直接经济损失分别为≤100人、≤1人、≤5×10^-7/a、≤1 000元和≤10万元;(4)影响农民对泥石流灾害风险感知和风险态度以及可接受风险水平的主要人口特征是36～45岁、女性、受教育程度初中学历以及收入<1 000元/月的群体。     

辽宁省"05-6"龙卷风过程的诊断与数值模拟

首先对2005年6月10日（简称“05—6”）发生在辽宁省的一次龙卷风过程进行了诊断分析，然后，利用美国新一代中尺度气候研究与预报模型（WRF）进行了数值模拟试验。诊断分析结果显示：低空强辐合与高空强辐散的配置在6月10日14时前后达到鼎盛时期，为强对流提供了充分的条件。上干冷下暖湿的大气层结不稳定结构和近地面的水汽通量辐合，为龙卷风的发生提供了持续的能量和充足的水汽条件。数值模拟结果表明：WRF模式能够比较成功地再现此次龙卷风过程，其结果与诊断分析相符。模拟的辽西地区的不稳定能量和气柱上升运动的配置关系从10日上午开始，在当日14—15时达到一个峰值，导致了16时龙卷风的发生。另外，不论是在诊断分析还是数值模拟的结果中所体现出的强烈的对流运动和较小的影响范围，都十分符合龙卷风这种小尺度强对流系统的特征。     

基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究

堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价;基于冲蚀特性和崩塌过程溃决机理,实现溃口流量变化过程分析与洪水演进过程模拟(1 h内);基于极限学习机网络模型建立风险人口与生命损失的函数,实现了生命损失评估预警,明晰了溃决-致灾的灾害链效应。将其应用于唐家山堰塞湖实例发现：研究方法能够较好地预警溃决灾害链;开挖引流槽可降低堰塞湖的溃口峰值流量、最大流速、溃口宽度和溃决库容,但无法防止溃决发生;若不开挖引流槽,溃决库容将达到3.14×10⁸ m³,溃口峰值流量达到9 343.35 m³/s,溃口顶宽增大到151.6 m,开挖引流槽可使溃口峰值流量减少12.6%,溃决库容减少36.5%,降低了堰塞湖的溃决风险;当提前预警时间超过2 h后,及时疏散下游淹没范围内的居民可使生命损失率降低为0。研究方法可实现堰塞湖应急处置时的快速定量风险评估,并为其应急处置决...     

白龙江流域大型高位滑坡成灾动力过程模拟研究

白龙江流域山高坡陡,分布大量高位滑坡,是我国高位地质灾害风险极高的地区。舟曲县立节镇北山古滑坡位于白龙江左岸,滑坡剪出口与江面高差约700 m,历史上曾发生过多次变形破坏。通过资料搜集、遥感调查与解译、现场调查等手段,查明了立节北山滑坡的地质环境与变形破坏特征,基于光滑质点流体动力学与等效流体模型,开展滑坡后破坏运动过程模拟,对远程致灾危险进行预测分析。模拟分析表明,立节北山滑坡若发生失稳剧滑,将形成高位高速远程滑坡-碎屑流灾害,滑动距离达1 600 m,最大运动速度45.7 m/s,沿途铲刮方量77.7万m³,滑体扩容系数1.32。滑体约200 s后完全停止运动并堆积,堆积区面积2.2×10⁵ m²,覆盖坡脚立节镇一半的范围,最大堆积厚度17.8 m,最大冲击速度30 m/s。研究结果为立节北山滑坡开展风险评价与分区提供定量化数据,为白龙江流域大型高位滑坡精细调查与风险评估提供参考依据。     

大件车作用下独柱墩弯桥倾覆风险快速预测∗

为了实现大件运输车辆作用下独柱墩弯桥倾覆风险的快速预测,首先对基于刚体转动理论的简化计算方法进行改进,引入车辆转弯模型考虑车轮轨迹,实现车辆荷载的准确和快速加载,定义了稳定因子η 并提出质心加载法用于确定倾覆轴线;结合变形体理论,提出采用端点偏移的方法对倾覆轴位置进行修正;采用阈值法快速评价桥梁的倾覆风险性,并通过建立ABAQUS 实体模型分析了大量桥梁的倾覆过程,确定阈值[kc]的取值;在此基础上建立了独柱墩弯桥倾覆风险快速预测流程。研究结果表明：大件车以稳定状态通过弯桥时其质心轨迹为一圆弧;对倾覆轴线位置进行修正可以考虑主梁变形能力对稳定效应的削减,相比于原简化方法,由改进方法计算的抗倾覆稳定能力kc 对桥梁的倾覆风险具有更强的表征能力;抗倾覆稳定能力阈值取值为1.10;基于MATLAB 程序语言,编制了弯桥倾覆风险快速预测程序,通过批量输入大件车待通行线路上的独柱墩弯桥信息即可计算出各个桥梁的抗倾覆稳定能力kc,将kc与抗倾覆能力阈值进行比较从而预测出有倾覆风险的桥梁,实现大件车作用下独柱墩弯倾覆风险快速预测。     

广西某核电站周边地区龙卷风调查与评价

龙卷风是核电站在选址和设计阶段需要考虑的最重要的极端气象参数之一。通过调查和收集广西某核电站周边300 km×300 km区域范围内1962-2012年的龙卷风资料,对龙卷风的时空分布、灾害特征、强度定级以及最大设计基准等级等进行了分析和评价。结果发现:龙卷风富士达风力等级集中出现在F0、F1级,最强龙卷风等级为F3级;主要分布在厂址附近和广东沿海一带,东北和西北部的内陆地区也时有发生;一年之中主要出现在春、夏两季,以4月最多;1 d之中白天比夜间多,傍晚18时段最多;推荐龙卷风设计基准等级为F3级,采用最大设计风速为75 m/s。     

基于SCS水文模型的泥石流预报模型在四川宝兴冷木沟的应用

2013年4月20日四川芦山7.0级地震后,四川省宝兴县冷木沟沟道内新增大量崩塌、滑坡物源,在强降雨的诱发下,极易发生泥石流灾害,且沟口直面县城,直接威胁着整个县城的生命、财产安全。利用SCS水文模型,根据冷木沟流域的地貌特征将其划分成17个子流域,在子流域不同的土地利用数据及水文土壤条件下进行产流、汇流计算,最后通过叠加得到冷木沟流域出口断面的汇流过程;对2012年8月18日发生的泥石流汇流过程进行探讨预测,结果显示,本次泥石流的洪峰流量为278m³/s,泥石流总量为20.2×104m³,计算得到的泥石流总量与实际调查结果的相对误差为7.8%;用同一方法预测2013年5月23日冷木沟支沟黑沟的泥石流汇流过程,计算的洪峰流量为38.2 m³/s,与实际监测值的相对误差为4.2%。说明此模型对于冷木沟流域具有适用性,且效果较好,可用于宝兴县冷木沟泥石流的流量预测及泥石流灾害规模预测,将对宝兴县的泥石流防灾减灾工作提供科学指导。     

轨道交通运行引起的场地振动试验研究

轨道交通运行引起的环境振动问题,已成为土木工程界关注的一个新的课题。对南京市栖霞镇某场地进行了列车振动现场试验,得到了不同列车车型与车速下的地面振动速度时程曲线,给出了地面振动速度的频谱特性和衰减规律,分析了列车运行引起的环境振动的传递路径,为进一步研究轨道交通振动控制提供了参考。     

山西省夏季极端高温的时空变化及特征分析

利用山西省67个国家气象观测站1971-2020年夏季6～8月的日最高气温数据,依据百分位法计算、统计得到山西省夏季极端高温阈值、强度和天数,并通过反距离加权法、克里金法、薄盘光滑样条法插值得到山西省夏季极端高温阈值、强度的空间变化规律,评价了极端高温综合强度;在此基础上通过Theil-Sen法分析了山西省夏季最高气温的变化规律,并通过Mann-Kendall法对最高气温进行突变检验。结果表明：1971-2020年山西省夏季极端高温阈值变化范围为29.4～37.7oC,强度为30.2～38.4oC,自北向南递增;1971年以来山西省夏季极端高温天数为5.8～8.0 d·a^-1,晋南>晋北>晋中,晋西>晋东,1997年前及2011年前后极端高温综合强度较弱,而1997-2011年及2011-2020年极端高温综合指数变化幅度加大,极端性整体增强;山西省夏季最高气温整体呈显著上升,平均上升速率为0.3oC·10 a^-1,晋北、晋中和晋南上升速率分别为0.3oC·10 a^-1、0.3oC·10 a^-...     

独柱墩梁桥倾覆破坏机理研究

系统研究了独柱墩梁桥在超载及偏载作用下箱梁发生倾覆破坏的机理,具体包括如下内容:(1)定义了箱梁发生倾覆前的两个关键状态,即一侧端支座脱空状态和倾覆稳定极限状态,并据此进一步定义了箱梁发生倾覆的3个阶段,即稳定阶段、过渡阶段和倾覆阶段;(2)以上虞春晖大桥为背景,建立了考虑接触非线性和几何非线性的ABAQUS有限元模型,确定了桥梁倒塌的两个关键状态所对应的荷载,并进一步研究了倾覆荷载与箱梁弹性模量、加载位置、桥长和支座与箱梁摩擦系数间的关系。研究结果表明:(1)有限元计算得到的倾覆极限荷载与春晖桥现场倒塌实测荷载吻合,表明春晖桥的倒塌源于箱梁首先倾覆,在倾覆过程中桥墩被推倒;(2)倾覆稳定极限状态可以作为判断桥梁是否倾覆的依据,比采用一侧端支座脱空状态判断更加准确,对应的倾覆极限荷载是转动极限荷载的1.5~2倍;(3)独柱墩梁桥的转动和倾覆极限荷载与箱梁的弹性模量、加载位置和桥长有关,而与支座与箱梁间的摩擦系数无关。     

深圳市地面坍塌灾害分布特征分析

以深圳市地面坍塌灾害为研究对象,以事故现场调查、数据统计分析以及GIS中热点分析为研究方法,对灾害进行了有关时空分布和危害特征等方面的研究。研究结果表明,深圳市地面坍塌灾害主要由人类工程活动引起,其主要类型为工程塌陷;在时间分布上,各月都有发灾,汛期多于非汛期,尤其以4－8月为最,月面事故发灾数量与降雨量分布趋势基本一致;在空间分布上,事故各区都有发生,基本发生在建成区但整体分布不均,在福田区和罗湖区等老城区以及龙华新区等近年来城市开发活动剧烈的新城区分布密集,在详细位置上发生在人口活动密集的道路、住宅小区和商业街区上的事故占总数的86.8%,道路交叉口和人行道易发生地面坍塌事故;在危害特征上,地面坍塌事故中,深度小于5m、面积在100m²以内、体积在100m³以下的占坍塌总数的98.5%,伤亡人数小于3人、威胁人数在10人以内、直接经济损失在10万元以下、潜在经济损失在100万以内的占坍塌总数的96.1%,深圳市地面坍塌灾害是一种城市灾害,虽然单起事故影响范围不广,但由于其多分布在人口高度集中的地区,因此危害程度依然不容小觑。     

高速铁路隔振沟隔振效果的现场测试与分析

对沪宁城际铁路高架桥段旁一条为农业灌溉而挖的沟渠在CRH动车组运行时引起的地面振动隔振效果进行了测试与分析。结果表明:随着列车车速的降低,引起的地面竖向振动速度峰值变小、地面竖向振动主频变高;沟渠对地面振动具有低通滤波作用;车速越慢,隔振效果越好,但沟前地面振动变大的现象也越明显;当沟的长度远大于列车长度时,列车车厢数量对沟的隔振效果影响不大。建议修建铁路时,加强与当地居民及农业部门的协调,对沟的长度、深度、宽度以及离轨道的距离进行合理的设计,使沟渠除了满足农业灌溉的需要外,也能起到很好的隔振效果。     

龙卷风参数趋势性和相关性特征分析

龙卷风参数的时空特性分析,对于了解龙卷风特征、致灾特性及龙卷风风灾评估等具有重要意义。本文结合Cox-Stuart和Mann-Kendall方法,对美国和中国龙卷风的年发生频次、年平均强度和年平均尺寸进行了趋势性检验。通过Pearson系数从整体上研究了不同地域龙卷风年频次的空间相关性特征,以及空间相关性与地理距离之间的关系;进一步采用Moran's I指数度量了不同地域上龙卷风年频次的空间自相关性随时间变化的规律,分析了龙卷风发生的空间集聚性特征。结果表明:(1)美国龙卷风特征参数均表现出了逐年显著变化的趋势,中国龙卷风年频次具有减少趋势,而其他参数没有显著变化的趋势;(2)空间相关系数受到地形的影响,而不完全与空间距离成反比;(3)美国以州为单位分割下的龙卷风年频次的空间自相关关系逐年增强,龙卷风表现出逐年集聚的现象;不同空间距离下的中国龙卷风年频次的空间自相关关系逐年减弱,猜测中国龙卷风的发生在空间上越来越分散。     

地铁隧道不同排烟风速对火灾烟气控制的模拟分析

以某地铁隧道过江段为研究对象,基于CFD数值模拟方法,采用大涡模拟火灾分析软件FDS对相同纵向风速条件下,排烟道内不同排烟风速对地铁列车火灾烟气控制效果的影响进行模拟对比分析,分析结果可为设计单位对在排烟风机的选取提供一定的参考。模拟分析的结果表明,当纵向风速设定为1m/s时,排烟风道内排烟风速为5m/s即能达到较好的地铁列车火灾烟气控制效果。     

狭窄库区滑坡涌浪特征分析及工程影响模型试验研究

为研究狭窄库区不同位置、体积滑坡涌浪对浪高及工程安全的影响,特以羊曲水电站库区H1滑坡体和1#变形体为例,建立1∶200的水工物理模型,研究失稳物质在体积100万、200万及500万m³时产生的库区涌浪特征,进一步分析不同工况涌浪对特大桥及坝体稳定性的影响。结果表明：库区滑坡涌浪波类型为线性波,滑坡发生地和建筑物前的首浪高度均和失稳物质体积成正比;滑坡位置对工程的危害不一定和距离成反比,还和滑坡所处的水域条件相关;H1滑坡体或者1#变形体失稳产生的涌浪对特大桥无影响,但H1滑坡体体积大于200万m³或1#变形体体积大于500万m³时,会在溢洪道处漫坝。研究结果可为羊曲水电站库区滑坡涌浪灾害预防及应急调控措施制定提供参考。     

地铁振动下盾构隧道道床剥离病害演化规律研究∗

盾构隧道整体道床剥离病害是影响地铁行车稳定和运营安全的重要因素。为研究列车振动作用下剥离病害的演化规律，以成都地铁某区段为背景，使用有限元软件 ABAQUS 建立盾构隧道数值模型，根据地层情况、列车轴重及载客情况确定隧道结构受力，利用 DLOAD 子程序编写移动荷载实现列车动载模拟，分析列车动载作用下剥离的分布及发展规律，确定结构最薄弱位置。同时，设计剥离裂缝现场动态监测系统并用于实测，得到的实测结果与数值模拟规律一致。最后根据研究中涉及的影响因素提出了剥离病害的防治建议。研究结果表明：①列车动载作用初期的冲击荷载对道床剥离影响最大，随后在动载作用下，剥离量幅值会逐渐减小；②道床伸缩缝是结构最薄弱位置，列车动载作用引起伸缩缝处的剥离量最大；③提升道床?管片结构整体性可作为病害防治设计思路，如提升道床与管片间粘结面强度、增加锚固措施等，可减少剥离病害的发生。