基于间接边界元方法的SH波倾斜入射下边坡动力响应特征

地震作用下山体边坡的动力响应规律与地震波入射角度显著相关,本文基于间接边界元方法研究SH波倾斜入射下边坡的动力响应特征.基于间接边界元理论研发了用于边坡岩体动力响应分析的边界元程序,通过计算平直裂隙对弹性波的反射及散射波波场对程序进行验证,并详细探讨了不同类型的边坡在各种入射角度的应力波作用下的响应特性.SH波铅直向入射时,半圆形凹陷地形的谷肩位置地震动振幅最小,而半圆形凸起地形的最高点位置振幅最大,单面坡的坡肩位置地震动最大,楔形凸起地形的坡顶地震动最强烈;当SH波入射角增大,各类边坡的最大地震动力响应位置也有所偏移,地震放大系数亦随之变化;以樟木镇边坡为实例揭示了复杂形态边坡岩体中的局部凸起对地震动的放大作用.研究结果表明,边坡微地形特征对地震动力响应影响非常大,凸起山体坡顶的动力放大效应最为显著;同一边坡在不同入射角地震波作用下产生的动力放大系数以及发生的位置不同.本文的研究结果对评价坡体稳定性和边坡工程抗震防设等具有重要的指导意义.      

纵横波时差耦合作用下地铁车站地震响应分析

以北京实测地震波作为输入,运用二维显示有限差分程序对北京地区常见的3层3跨矩形断面结构地铁车站进行了动力模拟分析,探讨了纵横波时差耦合作用下车站结构加速度、位移放大效应及动应力变化规律。计算结果表明地震纵横波时差耦合作用导致浅埋地铁车站结构受力变形过程为:首先纵波作用使得结构产生较大的竖向加速度,导致结构产生一定的正应力;继而纵横波时差耦合作用使得结构产生较大的水平加速度,此时结构内力达到最大,容易使得结构产生较大的拉应力;最终随着地震动力作用逐渐减小至消失,结构内力减小,恢复稳定。在地震动力作用下,地铁车站侧墙、中柱等结构的加速度自下而上均发生放大效应,且竖向加速度的放大程度远高于水平加速度。因地震纵波产生较大的竖向加速度,并且具有较强的放大效应,需重视距离震源较近地区的地下结构竖向抗震性能;而纵横波时差耦合作用下,结构的内力往往能达到最大值,是地下结构发生破坏的主控因素。      

基于高斯波束的2.5维数值模拟

由于具有计算速度快的优点,射线追踪方法在地震勘探中一直起着非常重要的作用。V.Cerveny在上世纪80年代初提出了高斯波束方法,该方法同时考虑了波的动力学和运动学特征,并且无需两点试射追踪,因而运算速度快且精度高;另外高斯波束对异常区波场有较好的效果,比如焦散点、阴影区、临界和超临界反射。研究的主要内容是2.5维简单结构模型的高斯波束法。利用2.5维模型进行数值计算相当于在二维空间内计算三维问题,可以节约很大一部分计算。     

三段式锁固型岩质边坡动力响应特性及破坏机制振动台模型试验研究

设计和制作了三段式锁固型岩质边坡模型,并进行了大型振动台试验,对三段式锁固型岩质边坡在地震作用下的动力响应和变形破坏模式进行了分析.研究结果表明:三段式锁固型边坡模型的自振频率随振动次数的增加而逐渐降低,阻尼比则随振动次数的增加而逐渐增大;边坡模型水平加速度放大系数表现出明显的高程放大效应和趋表效应;在不同类型输入波的作用下,边坡加速度响应存在着明显的差异;加速度放大系数随着输入波频率的增加表现出先增加后减小的变化规律,且在频率为15 Hz时峰值加速度放大系数达到最大值;随着输入波振幅的增加,坡体加速度放大系数总体上表现为先增加后减小的变化趋势;在地震波的作用下,位于坡体顶部裂缝和底部软弱夹层之间的锁固段出现多条裂缝,并不断发展呈X型贯通,最终在坡体内部形成3级滑面,并在持续的振动作用下,边坡沿着3级滑面发生滑动破坏.      

北京延庆新城规划区场地动力响应数值模拟

在地震多发的中国内陆环境下,场地稳定性评价越来越引起重视。为了研究北京延庆新城规划区大型场地动力响应特征,在分析延庆新城规划区第四纪覆盖层和断裂的空间分布规律基础上,基于数值模拟方法,运用有限差分数值模拟软件FLAC3D建立了规划区三维仿真模型,并对新城规划区场地动力响应进行了仿真,最后通过定义场地速度响应系数来刻画场地动力响应特征。结果表明：对于“土岩组合”的典型场地,在低频剪切波的激励下,第四纪覆盖层的厚度将引起不同程度的场地速度响应,第四纪覆盖层越厚,场地速度响应系数越大,动力放大程度越高;对于下伏断裂的复杂场地,剪切波传播路径变得极其复杂,断裂对地表速度响应系数有放大作用,放大程度与断裂分布形式和发展规模有关。     

A site amplification factor map of the Iberian Peninsula and the Balearic Islands

Considering the lack of site effect cartography in the Iberian Peninsula region to be related to the strong motion data, we present a site amplification factor map covering the Iberian Peninsula and the Balearic Islands. Steps leading to produce the map have included the classification of geological units from the 1:1,000,000 scale Geological Map of Spain into six site classes characterized on a seismic response basis, and the calculation, for every site class, of both short-period and mid-period amplification factors. In order to test the validity and applicability of the map, we have calculated the synthetic seismic intensity in the particular localities where several past earthquakes were felt, supposing a point source approximation. The synthetic intensities have been obtained with and without site amplification factors, resulting in two types of synthetic isoseismals maps that have been compared with the corresponding observed isoseismals. As the amplification factors obtained are only applicable to the linear domain, the synthetic intensities greater than VII are only illustrative. A main conclusion has been drawn about the fact that synthetic isoseismals with site amplification factor approach to the related observed isoseismals in a higher degree than synthetic isoseismals without site amplification factor. In addition, the resemblances between the synthetic isoseismals produced with site amplification factors and the corresponding observed isoseismals have been found to be more evident at shorter epicentral distances, provided that intensities are lower than VIII, and therefore, we remain in the linear domain.     

Analysis of a high-amplitude event in component A of the gravitational lens QSO 2237+0305

We present an analysis of a high-amplitude event in the flux curve of component A of the gravitational lens QSO 2237+0305 observed by the OGLE and GLITP groups in autumn 1999. Hypothesizing this event to be associated with microlensing of a fold caustic, we analyzed the observational data using a method for the successive reconstruction of branches of the one-dimensional strip brightness distribution across the source corresponding to positive and negative arguments. The search for the branches was carried out on compact sets of nonnegative, monotonically nonincreasing, convex downward functions. The resulting shape of the strip brightness distribution for the accretion disk of the quasar is in agreement with results obtained earlier via model fitting. Features in the lensing curve that could be associated with curvature of the caustic, nearness of a cusp, or the influence of nearby caustics are noted.     

软土固结系数刍议

在土的固结分析中,要正确估算土体中超静孔隙水压力的消散与沉降过程,重要的是确定可靠的固结系数C_v值.通过在天仙一级公路软弱地基路基工程沿线选择的二个试验场地上开展原位试验及室内试验,并结合珠江口某海区软土的固结试验数据,研究软土固结系数的规律,探讨其确定方法.研究表明：（1）由原位孔隙水压力消散试验得到的固结系数C_v值比室内高压固结试验时间平方根法所得到的相应值大一个数量级;（2）由室内高压固结试验时间平方根法所得到的固结系数C_v值大于时间对数法、反弯点法、三点法及司各脱法所得到的C_v值.（3）由于反弯点法、三点法及司各脱法确定固结系数C_v值有其各自的优点,在实际工程中均值得去尝试和推广.     

A simulation of upper crustal stresses for great and moderate thrust earthquakes of the Himalaya

We assume that great and moderate Himalayan earthquakes occur through reactivation of subhorizontal thrust faults by frictional failure under the action of stresses induced by Himalayan topography, isostasy related buoyancy forces, crustal overburden and plate tectonic causes. Estimates of stresses are based on two dimensional plane strain calculations using analytical formulae of elasticity theory and rock mechanics under suitable simplifying assumptions. Considerable attention is focussed on a point on the detachment at a depth of 17 km below mean sea level under the surface trace of the Main Central Thrust (MCT). According to recent views, great Himalayan earthquakes should nucleate in the detachment in the vicinity of such a point. Also many moderate earthquakes occur on the detachment similarly under the MCT. Vertical and horizontal normal stresses of 622 and 262 MPa and a corresponding shear stress of 26 MPa are estimated for this point due to topography, buoyancy and overburden. For fault friction coefficient varying between 0.3 to 1.0, estimates of plate tectonic stress required are in the range of 386 to 434 MPa, when the cumulative principal stresses are oriented favourably for reactivation of the detachment. Estimates of shear stress mobilized at the same point would be from 27 to 32 MPa for the identical range of fault friction coefficient. Our calculations suggest that presence of pore water in the fault zones is essential for reactivation. Pore pressure required is between 535 to 595 MPa for friction coefficient in the range of 0.3 to 1.0 and it is less than lithostatic stress of 603 MPa at the above point. For the specific nominal value of 0.65 for fault friction coefficient, the estimated values of plate tectonic stress, shear stress and pore pressure at the above point on the detachment are 410 MPa, 30 MPa and 580 MPa respectively. Similar estimates are obtained also for shallower points on the detachment up to the southern limit of the Outer Himalaya. Our estimates of the plate tectonic stress, shear stress and pore pressure for reactivation of upper crustal thrust faults compare favourably with those quoted in the literature.     

Radio occultation probing of the turbulent circumsolar plasma by pulsar pulses at small elongations

The possibility of using the occultation of a pulsar by the solar corona for diagnostics of the magnitude of coronal electron-density inhomogeneities is analyzed. Coronal probing at small elongations is considered, when a ground-based receiver can be in the vicinity of the caustic surface due to the regular refraction of the pulsar radio emission in the circumsolar plasma.     

基于振动台模型试验的特大断面隧道地震动态响应研究

以福州市二环路金鸡山隧道扩建工程为背景,设计制作了特大断面隧道的1/30缩尺模型,完成了21种工况下的模拟地震动试验,重点关注隧道模型加速度与接触压力的地震响应。将响应加速度峰值与输入地震波加速度峰值的比值,定义为PGA放大系数。各测点的PGA放大系数随着高程增加呈负指数型增大,其场地高程效应的表现形式与一般场地明显不同;随着地震动幅值的增大,各测点PGA放大系数逐渐减小,且不同频率特征地震波激励对高程效应形态的影响已不明显。将响应接触压力峰值与静止接触压力的比值,定义为PEP震荡系数。随着地震动幅值的增大,拱顶与拱底处的PEP震荡系数则始终保持在较小范围内,而拱脚与拱肩处的PEP震荡系数均呈近似线性增大趋势,这为隧道抗震设计中,衬砌-地层接触压力的参数取值提供了定量参考。     

CFG桩加固饱和粉土地基的动力特性试验研究

以京沪高速铁路液化土地基加固为背景,利用大型堆叠式剪切变形模型箱,进行了模型比例1:10的CFG桩桩网结构地基加固饱和粉土地基的振动台模型试验,得出各级加载情况下地基路基响应加速度幅值放大系数的分布以及响应加速度幅值放大系数与各级加载加速度幅值的关系,分析了CFG桩桩网结构地基加固饱和粉土地基在地震作用下的加速度传递规律,得到了以下结论：（1）在加载加速度小于0.101g时,地基路基响应加速度幅值基本不放大,且加速度放大系数云图呈现水平状分布;（2）当加载加速度为0.161g时,桩间土的液化引起地基路基的响应加速度幅值放大系数的较大增加;（3）当加载加速度为0.210g时,桩间土液化的同时部分CFG桩发生剪断破坏,从而引起了地基路基的各响应加速度幅值放大系数的增大;（4）当加载加速度为0.324g和0.363g时,地基整体刚度的大幅度减小,在一定程度上降低了桩网结构地基传递振动的能力,从而导致加速度幅值放大系数相对前一级加载时减小;（5）整个加载过程中,粉土层的放大效应显著,而黏土层对加载加速度几乎没有放大作用。     

线-面结合的结构面粗糙系数经验计算方法

岩体结构面的剪切力学特性主要取决于其表面粗糙特征,结构面粗糙系数是表征该粗糙特征的主要方法。目前对结构面粗糙系数的研究局限于单一维度,多角度且定量化计算结构面粗糙系数能避免单一维度分析导致计算精度不准的局限性。采用立方体花岗岩,通过巴西劈裂的方式制备含结构面的试样;利用高精度三维扫描仪对试样结构面进行扫描,得到结构面的点云数据,同时借助逆向软件对点云数据进行三维重构。研究了点云数据Z方向上的分布频率,剖面线剖面比与节理粗糙系数（JRC）值的关系,结构面面积比与JRC均值的关系。研究表明：点云数据Z方向上的分布频率可以作为初步评估结构面粗糙度的手段;剖面线剖面比与JRC数值、结构面面积比与JRC均值有二次函数的关系。通过数值分析建立了结构面JRC均值与剖面比、面积比的二元函数关系,并得到结构面JRC均值的经验计算公式。本次研究为结构面粗糙度提供了一种“点-线-面”逐渐深入的多角度评估思路,得到的经验公式为计算结构面JRC均值提供了一种新的计算方法。     

Observed effects of gravitational microlensing of stars by a spatial-temporal tunnel

We consider microlensing of stars by a spacetime tunnel (wormhole), which is manifest as a gravitational lens with negative mass and a circular caustic in the source plane. If a source with a small angular size does not cross the circular caustic, it is impossible to discriminate between gravitational lenses with positive and negative mass. Even for comparatively large stellar angular diameters, differences from a Schwarzschild lensing curve are on the order of the observational errors. When the angular size of a star is comparable to the radius of the Einstein cone, for a sufficiently large impact parameter, the shape of the observed light curves can be similar to that due to microlensing of a compact object surrounded by an extended gaseous envelope. Such an object can be easily distinguished from a negative-mass gravitational lens via analysis of chromatic and polarization effects of the lensing.     

利用GRONWAL 定理确定非线性电路平衡点全局渐近稳定性

提出了一种新 扮析非线性电路平衡点全局渐进稳定的方法。这种方法以GRONWALL定理为基础，结合平衡点的渐进稳定判断依据，决定平衡点的全局渐近稳定性。与目前所采用的LIYAPUNOV直接法相比，该法具有无须判断平衡点的唯一性，判别方程直接明了等优点。同时，该法对于其他形式的非线性系统的分析，也有重要的启发性及应用价值。     

黄土高原暴雨空间分布的不均匀性及点面关系

根据黄土高原13个中小流域的448场暴雨的统计分析,对这一地区不同类型暴雨空间分布的不均匀性进行了系统研究,内容包括流域面雨量离差系数、降雨不均匀系数、最大点与最小点的比值系数、点面关系以及降雨量的空间相关特性等。     

黄土塬地震动响应特征分析

2008年汶川Ms8.0级强烈地震对远离震中的黄土塬地区造成了较为严重的破坏,局部场地的震害和地震动放大效应显著。以典型黄土塬场地为对象,应用地形台阵流动观测和有限元计算方法,系统开展强震动作用下黄土塬边坡场地动力响应特征研究;应用大型振动台模拟试验和数值计算方法,重点探讨黄土塬平台场地在汶川地震作用下地表加速度响应随覆盖层厚度、地震动强度的变化规律以及对建筑结构的潜在影响。结果表明：黄土塬边坡顶部存在低频但较高放大系数的现象,可能与斜坡高差与入射波波长之比密切相关;大角度（60°～70°）黄土塬边坡对地震动的放大效应十分显著,坡顶加速度峰值（PGA）放大可达2倍,反应谱卓越周期放大可达5倍;较厚黄土塬平台场地加速度放大可达2倍以上,地震烈度增加1度,对于场地上固有周期0.7～2.0 s和周期大于3.0 s的建筑物地震反应将显著增加。     

考虑吸附-解吸效应的多孔介质中颗粒加速迁移问题解析解

建立考虑吸附-解吸效应的颗粒加速迁移问题控制方程,通过Laplace变换和Fourier变换求出颗粒瞬时和周期性注入情况下点源和面源问题的解析解。同时,开展点源瞬时注入方式下颗粒迁移试验,并将试验和理论计算结果进行对比分析,两者较为吻合,从而验证了解析解的正确性。点源瞬时注入方式下颗粒迁移参数的分析进一步表明：吸附系数越大,颗粒的浓度峰值越小。解吸系数对浓度峰值左侧曲线影响较小,而对浓度峰值右侧曲线来说,解吸系数不仅影响颗粒浓度,也影响颗粒迁移时间;浓度等值线在x-y平面上的形状近似为椭圆形,解吸系数越大,相应的浓度等值线的范围越大;随着y方向弥散系数增大,浓度峰值上、下两侧的等值线梯度逐渐减小。研究成果可为地下污染物治理、地下水开采、核废料处置以及城市固体废弃物填埋等工程提供理论基础。     

九寨沟MS7.0级地震斜坡地震动响应监测研究

通过在九寨沟县聚宝山不同位置处布设微震监测仪器,采集到了九寨沟M_S7.0级地震后几次典型的余震监测数据。对地震动监测剖面上1#（1414 m）和2#（1551 m）监测点的余震加速度响应数据进行系统的研究,表明:（1）孤立突出山体的地形放大效应显著,各监测点的水平向加速度幅值一般要大于竖直向;（2）在地震过程中,聚宝山近SN走向的山脊沿水平东西方向震动更为猛烈,即沿东西两侧发生猛烈"甩动",形成沿山脊走向发育的地震裂缝。对余震监测数据的研究证实了斜坡地震动方向效应的存在,聚宝山山顶处的2#监测点水平东西向峰值加速度放大效应明显强于其他方向,地震波能量在水平东西向上得到显著放大,因而坡顶处建筑物也更容易沿该方向发生破坏,证明了局部地形对斜坡地震动力响应具有控制效应;（3）2#监测点竖直向主频值主要为6~12 Hz,水平东西向主频值主要为5~8 Hz,水平南北向主频值主要为5~10 Hz,其水平东西向主频率值主要为低频成分;相较于1#监测点,2#监测点各向的主频值发生明显衰减,即随着高程的增加,地震动主频值呈现出减小趋势,在斜坡上部地震波以中低频为主。通过进一步地计算分析得出,九寨沟地震诱发单薄山脊、条形山体、多面临空山体等地形放大效应与地震波半波长密切相关,斜坡在局部地形尺寸与地震波丰富的波长成分的耦合作用下,地形放大效应显著,山体震害发育。     

多孔介质中水泥浆三维锋面特征研究

深层渗滤效应普遍存在于多孔介质的渗透注浆过程中,并起着非常重要的作用。基于质量守恒方程、线性滤过定律、渗流连续性方程及Darcy定律,建立了水泥浆三维锋面的理论模型;通过现场试验,研究了水泥浆三维锋面扩散运移及沉积层渗透系数的变化规律,并将试验值与模型理论值进行了对比分析。结果表明,沉积层渗透系数随水泥浆锋面的扩散运移动态变化;当注浆压力恒定时,水灰比越小,深层渗滤效应越显著,浆液扩散距离相应越短;相同扩散距离时,受重力效应的影响,注浆点源之上的沉积层渗透系数大于注浆点源之下的沉积层渗透系数;浆液扩散距离及固定位置处的沉积层渗透系数均与水灰比呈正相关。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。