汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度对应关系研究

 利用汶川地震获得的地震动记录及峰值加速度数据和收集整理的近3 000个崩滑点数据,对汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度之间的对应关系进行研究,得到如下认识：(1) 地震动峰值加速度与地震诱发崩滑之间存在非常明显的正相关性,随峰值加速度增加,地震滑坡灾害也逐渐严重。(2) 在龙门山震区存在0.2 g的峰值加速度分界线,大于此值时,地震滑坡灾害比较严重。(3) 整个区域峰值加速度的下限为0.05～0.07 g,小于此值时,诱发滑坡的可能性很小。(4) 不同地质区域对应斜坡临界加速度有所不同,一般在0.05～0.15 g之间变化,平均为0.1 g,说明震区斜坡承受地震的水平较差;峰值加速度超过局部场地斜坡临界加速度后,诱发滑坡的可能性增加。得到的峰值加速度研究结果与其他研究结果较为一致,表明利用地震动参数研究地震滑坡具有很好的一致性。依据峰值加速度与地震滑坡的对应关系,可以对震后滑坡灾害作快速评估,也可以将其应用到地震滑坡灾害预测/区划工作中,与地震动峰值加速度区划形成很好的衔接。     

利用强震记录分析汶川地震诱发滑坡

 根据Newmark方法提出一种在已知强震记录和滑坡数据的情况下,推导斜坡临界加速度的方法。采用这种方法,利用汶川地震中理县的3组强震记录数据和地震滑坡数据,得到沙坝台,桃坪台,木卡台附近区域的临界加速度估计值分别为40,50和70 gal。计算结果与灾区实际比较脆弱的地质情况一致。斜坡临界加速度可以作为利用地震动参数判定斜坡在地震作用下是否破坏变形的定量依据,为地震滑坡的定量研究提供一种思路。利用所提出的方法和汶川地震得到的大量强震记录,对龙门山地区的临界加速度进行评估,为震后恢复重建中的工程应用和地震滑坡灾害预测、区划工作提供定量参考信息。研究方法和结果有助于推动我国地震滑坡的定量化研究。     

汶川地震产生原因及其地震动特性分析

地震是地球内部缓慢积累的应力突然释放引起的地球表层的振动。地震产生原因多种多样,一次地震是各种因素综合作用的结果。对抗震工程而言,地震动的特性主要可以通过其四要素来描述,即地震动的振幅、频谱、持时和空间相关性。本文系统分析了汶川地震产生的原因,并进行其地震动特性分析,从振幅、频谱、持时和空间相关性等4个方面分析汶川地震。     

有关地震烈度与地震动参数联系的探讨

阐述了将地震烈度与地震动参数联系起来的必要性,并详细介绍了地震烈度和地震动单一参数以及多个参数之间的关系,对地震灾害的评估及抗震实践有重要意义。     

汶川8.0级地震触发崩滑灾害机制及其地质力学模式

 汶川8.0级地震由于地震震级高、持续时间长、震区地形地质环境复杂,因而所触发的崩塌、滑坡不仅数量巨大,而且成因机制也极为复杂,具有与通常重力环境下斜坡失稳机制迥异的特征,许多现象非常特殊并超越了人们过去的认识。通过现场调查,发现强震触发崩滑灾害具有以下特殊的动力过程,即独特的震动溃裂现象,特殊的溃滑失稳机制,超强的动力特性和大规模的高速抛射与远程运动,大量山体震裂松动等。为此,定义了若干新的词语,如震裂、溃滑、溃崩、抛射等来描述这些独特的动力过程,并在此基础上,结合具体斜坡结构,提出了对汶川地震触发崩塌、滑坡成因机制的分类体系,这一体系包括五大类、14种类型。重点分析了一些典型类型斜坡失稳的发生过程,地质力学机制及相应的“概念模型”,尤其是与大型滑坡发生最为密切的溃滑型滑坡的发生过程及动力机制,初步较为系统的揭示了汶川8.0级地震触发地质灾害的成因机制、地质模式和动力特征。     

建筑结构抗震性能化设计的地震动参数与地震动记录选取北大核心CSCD

地震动参数的确定以及地震动记录的选取和调整,是建筑结构抗震性能化设计的核心问题之一。我国的地震动参数选取存在不协调,对地震动记录选取和调幅的规定也较笼统。针对有效峰值加速度(EPA)和峰值地面加速度(PGA)的关系进行了统计分析,给出了各场地条件下二者的回归关系,分析了EPA的两种定义,发现时程分析所用地震加速度时程的目标EPA和PGA值相差不大,可直接将EPA目标值作为PGA的目标值,对地震动加速度时程曲线进行线性调幅。给出了将抗规设计谱作为目标谱挑选地震动记录的流程,分析了不同调幅方法对选波结果的影响,给出了选波和调幅建议。分析了三种场地相关谱,给出了目标谱的选择建议,为《建筑结构抗震性能化设计标准》(T/CECA 20024—2022)中的相关条文提供了理论依据。     

中国与孟加拉国地震动参数对比研究

孟加拉国地震灾害频发,抗震设计是孟加拉国工程项目中设计单位与建设单位关注的重点,选用合理的抗震规范体系对孟加拉国基础设施设计施工是非常重要的。通过研究孟加拉国建筑规范的抗震设防目标、地震区划、场地类别、地震峰值加速度、设计反应谱等,将我国工程抗震规范《建筑抗震设计规范》和孟加拉国抗震规范《BNBC2020》进行对比。研究结果表明,BNBC2020是用最大考虑地震和设计基准地震来衡量地震作用;BNBC2020规定结构在大震中不能倒塌,对于重要的结构需保证地震后的工作性能。BNBC2020中SA类场地的平均剪切波速大于800 m/s,近似于《建筑抗震设计规范》中的Ⅰ₀类场地;BNBC2020中给出了SA类场地的最大考虑地震加速度,近似于《建筑抗震设计规范》中Ⅰ₀类场地罕遇地震峰值加速度。BNBC2020中对设计反应谱曲线取值有影响的因素是结构的阻尼比、结构重要性系数、场地土坚硬程度、结构延性、区域系数。     

浙江地区地震动衰减关系及历史地震等震线分析

地震动哀减规律的研究对于重大工程抗震设计和地震小区划具有重要意义。就工程应用而言,地震动哀减规律的研究主要采用统计方法。历史的证缺乏足够加速度记录的地区,现在普遍采用的地震动估计途径有二,一为烈度法,一为地震动法。地震动法以前提假定不同,又可分为烈度距法和烈度震级法。本文以烈度震级法估算地震动衰减关系。     

具有一致超越概率的三水准地震动参数概率分位取值研究

具有“一致风险”的地震动参数是研究建筑物一致倒塌风险抗震设计方法的基础。我国现行抗震规范给出的三水准地震动参数并未充分考虑地区性差异,用于结构抗倒塌验算的罕遇地震也不具有相同的超越概率。本文从地震危险性数据出发,采用概率统计的手段给出了各烈度地区具有相同超越概率的三水准地震动参数的概率分位取值,指出规范给出的小震地震动参数不具备分位值意义上的安全储备、大震地震动参数分位概率的地区差异显著。按照90%分位值结果对规范中的地震峰值加速度进行调整,需要显著提高小震和7度地区大震的加速度取值,可以满足各烈度地区地震动参数“一致风险”的要求。     

汶川地震动衰减特性及其大跨高墩连续刚构桥的地震响应规律

为分析不同断层距下,汶川地震动对大跨高墩连续刚构桥的作用效应演变规律,收集了全国129个汶川主震地震台站记录。从工程地震学角度,分析了汶川地震动记录强度指标的衰减特性,总结了PGA、PGV和反应谱的衰减规律。以庙子坪大桥主桥为工程背景,构建了两类不同墩高形式的大跨连续刚构桥梁样本组,对两类桥梁自振周期的代表值进行了对比讨论和分析|基于反应谱分析,拟合得到两类桥梁响应谱随断层距变化的峰值响应曲面,讨论了不同断层距,大跨高墩连续刚构桥的响应特点。研究表明,不同断层距的大跨高墩连续刚构桥梁的地震响应具有明显差异,近断层地震响应明显强烈。研究成果可为大跨高墩连续刚构桥的桥墩布置形式和桥址选择提供借鉴和参考。     

汶川地震溃坝险情土石坝烈度分布及震害特征

通过对汶川地震中69座溃坝险情土石坝所处烈度区及其实际震害情况的调查、统计和分析,研究了土石坝震害类型、破坏程度与所在烈度之间的关系,认为汶川地震中土石坝震害随烈度变化的规律性显著。分析表明,Ⅵ度以下烈度区土石坝没有溃坝险情发生。在Ⅵ度至Ⅸ度烈度区,随着烈度等级的增加,震害种类及其震损程度随之增加,在不同烈度区影响坝体安全的震害的种类不同。坝体裂缝是溃坝险情土石坝最普遍的震害形式,坝体贯穿性横向裂缝多见于Ⅸ度烈度区,溃坝险情土石坝在Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ,Ⅸ度烈度区内表现出的震害类型和危险程度有所差别。认为在土石坝抗震设计和应急救援中应认识到这些震害特点以减少震后由于溃坝造成次生灾害的发生。     

边坡地震动力响应规律及地震动参数影响研究

利用FLAC3D有限差分软件建立了一个边坡动力数值分析模型,用振动台模型试验对数值模拟效果进行了验证。在此基础上,分析了地震作用下边坡的动力响应规律,以及地震动参数对边坡动力响应的影响。结果表明,边坡对输入地震波存在垂直放大和临空面放大作用,边坡土体对输入地震波低频部分存在放大作用,对高频部分存在滤波作用。坡面加速度峰值放大系数随输入地震波振幅、频率的增加而减小,持时对加速度峰值响应的影响不大;坡体位移随振幅、持时的增加而显著增大,随频率的增大而减小。强震作用下剪应变增量最大区域的位置和形状表明,单一均质土层边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳。研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

近断层竖向地震动特征统计分析

为研究近断层地区的竖向地震动特性,基于环太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库选取890组强地震动,研究了地震动竖向与水平加速度分量峰值比a_V/a_H与矩震级、断层距、场地条件和断层类型的统计规律,给出近断层竖向加速度与水平加速度峰值比a_V/a_H的合理取值。采用基于能量的识别方法判定近断层地震动是否包含脉冲,分别研究竖向脉冲和水平脉冲参数与地震参数关系并对比了竖向脉冲和水平脉冲的速度峰值及周期的衰减关系。结果表明:近断层区域竖向加速度与水平加速度峰值比a_V/a_H受地震参数影响,规范建议值2/3会低估近断层竖向地震;相比较于水平脉冲,竖向脉冲数量少且分布范围小,水平脉冲和竖向脉冲的峰值、周期也存在差异。     

动剪切模量比与剪切波速对地震动影响及等量关系研究

采用数值模拟方法,研究动剪切模量比和剪切波速对地震动的影响问题,并以对地表加速度反应谱影响为标准研究动剪切模量比变化与剪切波速变化间的对等关系,同时建立了等价关系式,分析中考虑了场地类别、场地遭遇地震强度和地震输入波型的影响。结果表明:①动剪切模量比误差和剪切波速误差对地震动都有着重要影响,在土体强非线性和软弱场地中影响更为强烈,实测的动剪切模量比和剪切波速比真实值低时较比真实值高时对地表反应谱影响更大,三类场地0.1g地震输入时动剪切模量比6%误差或剪切波速25%误差的影响已经不可忽视;②对不同的场地类别、场地地震烈度和地震输入波情况,动剪切模量比单独变化与剪切波速单独变化对反应谱的影响都具有对等关系;③动剪切模量比误差对地震动的影响程度要大于剪切波速误差,二者对地表反应谱的敏感性相差3～5倍,绝对误差相同时动剪切模量比降低情况下与剪切波速的敏感程度相差更大。     

长周期地震动及其在超高层建筑抗震校验中的应用

长周期地震动是由长周期面波叠加放大所形成的长持时地面运动,其孕育条件为大型沉积盆地和远距离大震级地震。长周期地震动作用下的超高层建筑震害明显。简要介绍长周期地震动的震害特点以及国内地震带、大型沉积盆地的分布特点。梳理国内外长周期地震动研究成果和关注热点。给出适用于国内的长周期地震动应对思路。探讨校验长周期地震动的形成、应用,以及超高层建筑响应控制流程。结果表明：国内较多城市有长周期地震动的孕育条件;国内工程界对长周期地震动的研究主要集中在地震动的长周期分量,而不是长周期地震动本身;对按照现行规范设计后的超高层建筑补充长周期地震动的校验分析是较为可行的思路;国内部分区域的超高层建筑有针对长周期地震动进行校验的必要。     

山体滑坡泥石流的地震力算法与防治

近来山体滑坡泥石流地质灾害频繁,而且与地震和降雨密切相关.因此提出常规地震力计算的一个改进算法,即在考虑地震加速度惯性力的同时再补充一项地震波持续振动产生的超静渗透力,它将减轻土体的有效重,更加容易滑坡.对于风化带乱石土层山坡,以平行坡面的直线滑动面为例,分别推导了下雨浸水饱和与非饱和情况下的浅层滑坡计算公式.经过比较不同坡比,地震加速度和超静渗透力的计算结果,常规计算不考虑超静渗透力时,抗滑安全系数会有高达25%的误差;当山坡下雨浸水饱和时,安全系数再减半,更易滑坡,在降雨迳流下必然形成泥石流.提出了几项防治措施,并介绍防治成功的工程实例.     

Modeling of nonstationary ground motion and analysis of inelastic structural response

A new stochastic model of ground excitation is proposed in which both intensity and frequency content are functions of time, and corresponding methods for estimating the model parameters based on actual earthquake records are also given. The proposed ground motion model can be efficiently applied in simulations as well as random vibration vibration and reliability studies of inelastic structures. Responses of single-mass inelastic systems and three-story space frames, with or without deterioration under the nonstationary biaxial ground excitation are investigated via the equivalent linearization method and Monte Carlo simulations. The results show that the time-varying frequency content the dominant frequencies of ground excitation are close to the structural natural frequency. Also biaxial and torsional response may become significant in an unsymmetric structure.