对汶川地震小鱼洞地表破裂带的调查分析

2008年5月12日的汶川8.0级地震使龙门山断裂带形成了3条同震地表破裂带,这表明有多条活动断层同时参与地震破裂,其过程复杂,现象丰富。本文对小鱼洞地表破裂带及其与另2条地表破裂带的交汇区域进行了野外调查,并对小鱼洞地表破裂带的活动性质和展布特征进行了分析。小鱼洞地表破裂带位于彭州市小鱼洞镇附近,是汶川8.0级地震形成的一条走向NW的逆冲并具有左旋走滑分量的同震地表变形带。调查结果显示,小鱼洞地表破裂带表现出明显的分段性特征:小鱼洞镇一带的中段,逆冲量和走滑量最大;小鱼洞镇向东南方向延伸的南段,逆冲量和走滑量逐渐变小;小鱼洞镇向西北方向进入山区的北段,则表现为以逆冲为主的活动性质。     

汶川地震地表变形特征

汶川地震地表变形特征丰富多彩。在震后40天自北至南对地震地表变形现象进行了为期10天的专题考察和分析,对北川、擂鼓、汉旺、蓥华、白鹿、小鱼洞、虹口和映秀等8个断裂出露部位进行了重点剖析。结果表明,不同侧面,不同级次的现象均显示出统一的变形变位图案,但具体而言它们比理论模型、规例要复杂得多。它们具体表现为:沿汶川地震断裂面推挤形成隆起,产生纵向、横向裂隙;推挤前缘冲断塌落,形成逆断型崩积楔;多方向挤压、或引张,显示同一应力作用下变形组合的复杂性。这些均不同程度地丰富了现有的应力作用理论。     

双向地震作用对台阶型加筋边坡动力响应的影响

以我国西南部一实际工程为背景,分析了双向地震作用下台阶型加筋边坡的动力响应特点及规律。利用经过验证的PLAXIS有限元分析方法,首先在不同地震强度下,对比了水平及双向地震分别作用后加筋边坡的动力响应,然后研究了竖向地震的影响。结果表明,地震作用下,填土的塑性变形呈弥散型分布,随着竖向地震分量的增大,加筋土体横向变形增大,筋材内力提高,同时,竖向地震的震动压实作用使土体侧向围压提高,土体发生硬化,刚度增加,坡面横向位移减小;随着竖向地震分量进一步增大,土体硬化改变了边坡自振特性,在本研究地震激励下,加筋土体动力响应加剧,上坡有发生整体剪切破坏的趋势,并向外偏转,坡面横向位移增大。竖向地震对边坡动力响应的影响随地震强度的增大变得明显。     

从日本长野和江苏溧阳地震看西太平洋地区新构造活动特征

本文通过对1979年7月9日江苏溧阳地震(M=6.0)和1984年9月14日日本长野地震(M=6.8)的考察和分析表明:这两次地震的震中及其附近的建筑物均有扭转现象,并且都反映了地壳以右旋扭动为主的构造活动特征;两次地震的震中均位于北北东-北东向的右行断裂和北西走向的左行断裂的交汇处附近;均位于北北东走向的山地的靠大洋一侧。说明了西太平洋地区地震活动的相似性和地壳新构造活动的一致性。构造应力均以北东东-近东西向、近水平方向挤压为特征。这些应力方向在长野与太平洋板块沿日本海沟俯冲潜没而产生的地震主压应力轴大体一致、在溧阳则与印藏板块碰撞和日本海的微型扩张有关。     

阶梯型综合管廊非一致地震激励下的动力响应∗

基于有限元分析的方法，建立了管廊-土体结构相互作用的三维有限元模型，深入探究阶梯型双层多仓地下综合管廊在非一致地震激励下动力响应特性。通过模态分析，得到了现浇式、平口式和企口式三种接头形式阶梯型双层多仓综合管廊的自振频率和变形特征，计算了地下综合管廊在小震(0.05g)、中震(0.1g)、大震(0.2g)非一致激励条件下管廊整体、廊身和接头的动力响应。结果表明：三种接头形式的管廊均表现为破坏率先发生在接头处的扭剪破坏，且管廊接头处的应力水平要明显高于廊身应力，其中企口式接头尤为显著；在非一致地震激励下，管廊接头两侧点响应时程曲线体现了非常明显的响应非一致性，三种形式接头处的动力响应均以横向(X 向)和竖向 (Y 向)振动为主，以轴向(Z 向)振动为辅；随着地震力的提高，管廊顶板轴线上的位移在逐步增大，且平口式和现浇式管廊接头处均出现了明显的位移的突变，突变主要以横向为主，而企口式接头由于其良好的整体性，位移分布曲线较为连续，几乎没有发生突变；管廊的接头处出现明显的应力集中，现浇式和平口式接头的应力集中现象主要出现在角部，企口式接头主要出现在榫卯接头处和角部；现浇和平口式接头会出现“反喇叭口”式的变形和上下错动， 而企口式接头的整体性好，几乎未发生上下错动，但应力水平相比其他两种接头形式较高。     

断层错动和地震动共同作用下跨断层隧道的损伤分析∗

大量的历史实例表明,跨断层隧道在地震中会受到严重的破坏。因此,跨断层隧道在断层错动作用下的破坏机理被广泛研究。然而,对在地震现象中占比最高的构造地震而言,断层错动和地震动是形影相随的,将两者分开考虑存在局限性。文章采用三维有限元模型模拟并量化了断层错动单独作用、地震动单独作用和断层错动-地震动共同作用三种加载方式下隧道结构的损伤情况,结合耗散能指标对断层错动和地震动共同作用对跨断层隧道的影响展开了分析。结果表明,在发生断层错动时,地震动对隧道的影响是不可忽略的,在分析中考虑地震动是必要的;断层错动和地震动共同作用时,由于累积损伤,地震动造成的破坏比地震动单独作用时明显加剧。     

超高层筒体结构模型振动台地震破坏试验研究

就超高层筒体结构在地震作用下的动力特性与破坏反应,对一个1∶50比例的超高层建筑模型进行了微震、强震直至破坏的振动台试验研究。试验通过满足弹性—重力相似条件得到原型结构在地震作用下的动力特性与破坏现象。结果表明,结构的横向二阶以上及竖向一阶振动对结构的抗震安全性起控制作用,结构中上部是抗震薄弱部位,试验破坏现象与实际震害吻合。     

基于汶川8.0级强震记录的近场地震动特征分析

在汶川8.0级大地震中,国家数字强震动台网布设在龙门山断裂带及其周围地区的50多个台站获得了大于100 Gal的加速度记录。选取其中断层附近11个台站的加速度记录,分别进行了地震反应谱分析和基于正交化HHT法的能量分布特征分析,通过对竖向与水平向加速度峰值比、竖向与水平向加速度反应谱比值,以及能量分布和峰值系数的分析与比较,探讨了汶川地震的近场地震动特征。     

逆断层作用下复合衬砌输水隧洞损伤演化分析∗

复合衬砌是一种新型可承受高内压的输水隧洞衬砌结构,在穿越断层带时会由于断层错动作用发生破坏。 因此,对复合衬砌输水隧洞穿越逆断层的损伤演化分析具有现实意义。通过考虑多重荷载和不同结构层间的分离模式,建立复合衬砌输水隧洞?断层三维有限元模型,研究逆断层不同错动位移下复合衬砌结构损伤演化的过程,并对损伤状态进行量化评估。结果表明：逆断层作用下复合衬砌结构的损伤分为剪切损伤、拉伸损伤和失效破坏三个阶段。滑动面拱腰边墙处钢管受弯曲变形和局部屈曲耦合作用发生破坏是复合衬砌结构的最终破坏形式,破坏范围与滑动面呈“X”型分布向两盘延伸。由于不同材质性能和黏结特性的差异,断层作用导致不同结构层间发生脱离现象,脱离距离与错动位移呈正相关性。混凝土-钢管间脱离不同于混凝土-围岩间呈连续性分布,主要集中在钢管加劲肋附近。钢管内衬降低了混凝土开裂造成的内水外渗风险,增强了复合衬砌结构抵抗断层错动作用,提高了输水隧洞结构的安全裕度。     

地震条件下陡峭岩体崩塌式渐进破坏研究

基于离散单元法DEM,推导颗粒黏结-阻尼振动-运动演化方程,建立三维陡峭岩体模型,在地震横波与纵波条件下,进行岩体渐进式破坏演化动态过程模拟,在模型中实时跟踪9个监测点相关力学及运动参数,分析从稳定至滑动,再到碎石运动演化过程中参数变形情况。结果表明:细观颗粒间从黏结到损伤断裂再到运动的过程中,非线性运动特征差异化明显。水平向横波作用下,左侧岩体渐进式破坏严重,呈现出断裂-分离-接触碰撞-再分离的运动演化过程。不同振动强度下,岩体破损程度差异明显,振幅15以上岩体破坏严重。纵波单独作用下,岩体虽发生水平向裂纹,中部发生较大变形,但整体结构保持较好;模拟发现横波是岩体破坏的主要因素,纵波和横波叠加作用下两侧岩体破坏严重。     

近场脉冲地震下考虑模型不确定性的桥梁时变抗震分析

为了研究近场脉冲地震下桥梁结构的时变抗震性能,以一座常规连续梁桥为研究对象,引入氯离子侵蚀模型,在考虑多种不确定性因素基础上,采用拉丁超立方抽样建立不同服役时期的时变模型样本,运用增量动力分析方法,从能力、需求以及倒塌等方面对算例桥梁的时变抗震性能进行了研究和评价。结果表明:近场脉冲型地震下结构的抗震需求明显大于远场地震;氯离子侵蚀导致钢筋锈蚀后力学性能发生改变,箍筋对核心混凝土约束能力减弱,锈蚀纵筋屈服强度及极限拉应变都降低,导致桥墩的变形能力下降;与地面运动的不确定性相比,模型参数的不确定性对结构的抗震需求均值及离散性影响均不大;随着服役时间延长,钢筋锈蚀加剧,桥墩出现倒塌破坏的概率加大。     

某水电站进水口边坡变形特征及稳定性评价

某水电站是澜沧江中、下游梯级开发的关键工程,其进水口高边坡地质条件复杂。通过对该电站进水口边坡的物质组成、结构特征、以及边坡开挖等因素的综合分析研究,阐述了其变形机理,说明此高边坡存在如下变形破坏形式:①楔形体滑动破坏;②扩展式的平面型塌滑和滑移型崩塌破坏;③卸荷松弛变形破坏。采用三维块体分析和有限元数值模拟,分析了这类边坡在开挖过程中的应力变形特征及其变化规律。     

白龙江宝珠寺水库库区塌岸模式研究

通过对宝珠寺水库库区塌岸情况的现场调查及其典型塌岸区的工程地质测绘,查明了其塌岸主要发生在第四系残坡积及古滑坡堆积体库岸的规律;建立了库区塌岸的3种主要模式:冲刷塌岸型,蠕动-张裂变形,牵引式滑移-拉裂错落;重点剖析了各模式典型塌岸段的形成发展过程及机制,计算分析出不同水位下的典型滑坡的稳定性变化规律;统计得出冲刷塌岸后各类岸坡的水上稳定坡角、水下磨蚀坡角;最后,阐明了水库岸坡的地层岩性及地质构造条件是塌岸发生的内因,而水库水位消落时岩体中排水不畅所形成的滞后的动水压力,是使滑坡及土体发生蠕动的外因。     

风对桥梁结构稳定性的影响及其对策

桥梁风害是人们极为关心的问题之一。本文回顾了１８１８年以来世界上主要的桥梁风害情况，然后选取其中一典型的桥梁（Ｔａｃｏｍａ桥）风毁事例，详细分析了其毁坏的原因．指出了风对桥梁的作用形式及破坏方式；最后，对如何避免桥梁风害事故的发生提出了一些建议和对策。     

城市混凝土桥梁薄弱处分析

随着城市化进程的不断发展,包括高架桥、立交桥在内的大量混凝土桥梁在城市交通网络中扮演者极其重要的角色。但受环境侵蚀、交通量日益增加的影响,城市混凝土桥梁不可避免地出现一定损伤,严重甚至会导致桥梁倒塌等重大灾难事故。在分析城市混凝土桥梁的各种损伤及损伤演化过程的基础上提出运营桥梁薄弱处的概念。该薄弱处是指受环境侵蚀、材料老化、荷载变化等因素的影响,混凝土桥梁结构中最先发生破坏的构件或构件中的某一位置。对运营桥梁薄弱处的分析宜采用分析结构中各处的承载力下降及相应的荷载效应增加二者相结合的方法,通过比较获得桥梁中各处抗力与荷载效应最为接近的地方,即结构薄弱处。最后,总结了城市混凝土桥梁薄弱处分析研究的发展方向及亟待解决的关键技术。     

盐渍土环境中RC桥墩柱地震损伤试验研究与计算分析∗

为了研究盐渍土环境中RC桥墩柱的地震损伤,设计制作了10根RC桥墩柱,对其进行了电化学快速锈蚀试验及低周反复加载试验。试验中的主要设计参数为轴压比和锈蚀率。观察和记录了试件的开裂过程及破坏形态,通过实测数据绘制了构件的荷载—位移滞回曲线。在已有基础上提出了锈蚀RC桥墩柱在低周反复荷载作用下的双参数损伤模型,并对其进行了对比分析。试验结果表明:锈蚀率越大,滞回曲线捏缩现象越明显,滞回环面积逐渐减小,峰值荷载和极限位移也逐渐减小,试件耗能能力和延性明显降低,其损伤越来越严重;轴压比越大时,试件极限变形越差,耗能能力越低,其损伤越严重。通过与Mccabe损伤模型及Park-Ang损伤模型进行比较分析,得知该损伤模型更能准确反应构件的实际破坏程度,可为盐渍土环境中RC构件的损伤评估提供参考依据。     

老山自行车馆多点输入下地震响应及强度破坏分析

采用时程分析法分别对奥运会老山自行车馆进行了多点和一致输入下的弹塑性地震响应和强度破坏分析。首先对两种输入方式下的结构响应进行了系统的对比,然后通过对极限加速度峰值、最大节点位移时程、塑性杆件数量和分布及网壳破坏形态等重要参数的统计、分析和归纳,剖析了奥运会老山自行车馆在多点输入和一致输入下的地震响应规律和强度破坏机理。研究表明,在强震作用下,多点输入下支承附近区域的杆件应力大于一致输入,这提示我们应注意该区域杆件的设计;无论是多点输入还是一致输入,结构强度破坏的位移模式都是溢出型;多点输入下结构的塑性开展更为充分,内力更为均匀。     

泥化夹层压缩试验的损伤特征及损伤方程研究

泥化夹层的损伤破坏是影响边坡稳定性的重要因素,为研究其损伤机理,进行了不同围压条件下的压缩试验,通过试验数据和试样破坏外观分析损伤情况;利用CT扫描仪在试验不同加载时刻对泥化夹层进行实时CT扫描,结合MATLAB图像二值化处理,得到不同围压下泥化夹层损伤识别图像,反映了内部损伤发展情况;最后根据推广的应变等价原理,通过变形模量确定损伤变量,获得泥化夹层损伤变量与轴向应变的关系。结果表明:①泥化夹层强度普遍表现出随围压增加而增加的规律,破坏应变取为10%,由于泥化夹层自身组成及结构存在差异性,导致个别试样的强度规律不明显;②泥化夹层内部存在薄弱层,加载过程中会出现阶段性的小幅度塌缩,强度曲线上反映为阶段性的应变突增现象;③无围压和一定围压情况下的损伤破坏方式不同,无围压时为脆性破坏,裂缝萌生、开展,一定围压时表现为塑性破坏,泥化夹层被压缩,孔洞裂隙闭合,破坏方式改变临界围压介于0～50kPa;④通过本文方法建立的损伤方程与不同围压下的室内试验结果拟合良好,该方法合理可行。     

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。     

临沂市的岩溶塌陷灾害及防治对策

1995年前后，山东省临沂地区郊棉纺织厂等单位相继出现地面塌陷现象，同时穿过市区一条河流的水田桥附近河水下漏。在初步断定 这些现象由岩溶塌陷引起的前提下，采用了浅层地震勘探、地质雷达探测等技术，有选择地对临沂市西郊五个重点企业进行了岩溶调查。结果表明，在临沂市郊的浅层地表普遍发育着岩溶。岩溶的类型多样，岩溶的主要特征是埋深层，空间尺度小，密度大，从地下水抽取试验看，岩溶贯通性好。针对岩溶自身的特征以及临沂市的水文地质条件和环境，提出了减少或避免塌陷灾害的对策。主要是场地稳定性分析和评价，控制抽取岩溶水以及混凝土泥浆灌注，铺设桁架和清、爆、挖、填处理或者回避等。