混合结构体系高层建筑模拟地震振动台试验研究

随着现代建筑高度的不断增加,混合结构体系在超高层建筑中逐步广泛应用,因此对该结构体系在地震作用下的破坏机理和抗震性能展开深入的研究是一项有意义的工作。本文对一混合结构体系复杂超高层建筑进行1／35的模型模拟地震振动台试验,分析模型结构的动力特性和不同烈度地震作用下加速度、位移和应变反应,然后根据相似关系推算出原型结构的动力特性和反应,研究其在各水准地震作用下的破坏机理和破坏形式,最后对原型结构设计提出若干建议。     

地震作用下节理岩质边坡稳定性影响因素研究

汶川地震灾害调查表明,在基岩山区地震滑塌主要发育在局部强度相对较大、节理较发育的厚层或块状岩体中.以岩石中含两组节理的岩质边坡为例,输入实际的地震记录,采用离散单元法进行数值模拟,分别探讨坡高、地震烈度、坡角及节理倾角组合对节理岩质边坡稳定性的影响.结果表明:地震作用下坡体中质点的加速度、速度具有高程放大效应;节理岩质边坡稳定性随着坡高、坡角和地震烈度的增加而降低;两组节理不同组合的岩质边坡,其稳定性变化较为复杂,受节理倾角与坡角的关系、节理的倾向、两组节理之间夹角等因素的影响.节理岩质边坡在地震作用下是受拉区逐渐向受剪区扩展而最终导致边坡失稳破坏,是受拉和受剪的复合破坏.上述初步结论为评价山区节理较发育的岩质边坡在地震作用下的稳定性提供一定的依据.     

红石岩与甘家寨特大型地震崩滑体特征及其成因

2014年云南鲁甸M_S6.5地震触发了大量滑坡和崩塌,其中规模最大的是红石岩和甘家寨,二者体积均超过1 000×10~4m~3。基于震后科考,对这2个崩滑体特征和成因进行了分析。结果表明:震区位于凉山次级活动块体的前缘部位,地震活动频繁,平均6a就有1次5级以上地震发生。频繁而强烈的地震活动,对浅层岩体造成累积的破坏效应,极大地降低了斜坡的力学强度,这是红石岩、甘家寨等崩滑体发生的基础条件。红石岩特大型崩滑体,其形成与巨大的地形高差、陡峭的地形坡度、软弱地层和节理、裂隙的发育有着内在的密切联系。其形成主要经历了3个过程:第1阶段,在强震动情况下,顺河节理、卸荷裂隙以及横河向节理进一步张裂、贯通,在垂向上分割出不同的块体;第2阶段,岩体沿层间节理进一步发展,切割垂直方向的块体,形成纵横立体交叉的岩石块体;第3阶段,前2个阶段形成的岩体失去稳定,向坡下倾倒、坍塌,并沿软弱地层滑面下滑、倾倒,堵塞河道形成堰塞湖。甘家寨特大型滑坡,则为大型凹坡中下部发生的风化层滑坡,其形成过程大致为:首先,在地震力和重力的双重作用下,四周土层向凹坡中轴的下部运动、聚集,因下部松散土层含水量和容重最大,其所遭受的地震惯性力最大,最先产生塑性破坏而挤压膨胀变形;第2阶段,因坡度较陡,随着斜坡下部挤压塑性变形区进一步扩大,在斜坡中部某个部位产生拉张区,当超过风化层抗拉强度时产生破坏,滑坡体顺势快速滑出。这2个特大型滑坡代表了鲁甸地震滑坡的2种主要类型,其成因及其形成机制对该地区的地震滑坡灾害具有一定的普遍意义。     

喜家湾地震黄土滑坡形成机理

在喜家湾滑坡现场调查基础上,采集黄土斜坡的原状黄土和滑坡滑带土试样进行了室内试验,分析计算了滑坡土体震陷性和液化可能性;并结合滑坡发生前斜坡在地震作用下的稳定性分析及数值模拟,对该滑坡的形成机理进行了研究。研究表明,地震发生时,斜坡上部黄土产生震陷,结构破坏,下部泥岩面附近处于饱和状态的黄土在很短时间内产生了液化现象,坡体下滑形成震陷—液化复合型滑坡。     

青藏高原东南三江流域黄土类堆积体斜坡地震作用下的动力响应试验研究——以四川巴塘下归洼滑坡为例

青藏高原东南三江流域广泛存在堆积体斜坡,该类斜坡极易演化为滑坡灾害。以四川巴塘下归洼斜坡为例,通过振动台模型试验研究地震诱发的堆积体滑坡动力响应特征与破坏模式。试验结果表明,在地震作用初期,由于孔隙被挤密,斜坡的自振频率增大;在茂县波激励下,斜坡肩部动力响应最强烈。高幅值茂县波激励下,因斜坡整体刚度降低,放大效应减弱。Hibert谱描述了地震波在斜坡中的传播特征,向斜坡顶部传播时,地震波高频能量显著增强,地震波经过堆积层后,放大效应减弱。在足以致使堆积层滑动的强震作用下,坡表一定深度下动力响应呈现一致剧烈现象,斜坡上部会形成“脱离体”,“脱离体”在地震作用下上下颠簸运动;在临滑时,坡表出现最强烈的动力响应。斜坡的破坏模式为：地震初期,在重力和地震耦合作用下,坡表土体剥落;随地震幅值增加,坡肩与堆积层发生明显相对位移,堆积层表面出现裂缝;最终,坡脚发生明显相对位移,随后堆积层偏离基岩加速滑塌。基于地震信号特征的斜坡堆积层滑落过程可分为三阶段：(1)稳定阶段;(2)临滑阶段;(3)滑移阶段。     

降雨型与地震型滑坡试验研究

为了研究和探索降雨和地震诱发滑坡灾害的成因机理,对降雨型滑坡和地震型滑坡进行了物理模拟试验,系统地研究了坡度、坡体结构、降雨量、振动强度等因素对斜坡破坏变形的影响规律,探讨了降雨和地震诱发斜坡失稳破坏的主要模式和过程.对于降雨型滑坡,通过实验确定不同坡度滑坡的临界降雨量,发现临界降雨量与滑坡坡度呈幂指数关系.对于地震型...     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别：含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。     

断层间距对拉张雁列构造破坏过程及能量释放影响的模拟

对拉张雁列断层复杂力学行为的研究有助于增进对一些地震及地质现象的理解.基于提出的非均质应变软化本构模型,本文采用FLAC-3D模拟了断层间距对拉张雁列区(岩桥)贯通前后的变形、破坏过程及能量释放规律的影响.在平面应变及小变形条件下,对3个仅断层间距或重叠量不同的标本进行了计算.研究发现,在拉张雁列区贯通过程中,雁列区内部释放了一定的拉伸应变能,而在远离雁列区之外的断层上释放了大量的剪切应变能.随着断层间距的增加,雁列区贯通变晚、变难,断层相互作用减弱,剪切应变能释放量增加.在拉张雁列区贯通之前,拉伸应变能释放率在较低水平上以较小的幅度波动,在贯通之后则不然.因此,从拉伸应变能释放率-时步数曲线上可发现雁列区贯通的标志,这与雁列区内部单元发生拉破坏有关.     

基于振动台试验的黄土塬边斜坡变形失稳模式研究

以甘肃省平凉市的典型黄土塬斜坡为原型,开展含裂隙黄土塬边斜坡与不含裂隙黄土塬边斜坡的振动台对比模型试验,研究不同强度地震作用下两种黄土斜坡的变形失稳特征。结果表明:两种不同结构的斜坡在不同强度地震作用下的破坏特征显著不同,裂隙的存在降低了含裂隙斜坡的抗震稳定性。随着输入地震波幅值的增加,含裂隙斜坡的变形破坏过程为:坡顶裂隙处先后发生裂隙前缘崩塌、坡面溜土、临空面方向大位移、坡面中部和坡脚鼓胀、剪切滑移、发生多级滑动,同时坡体后缘产生新的拉张裂隙;无裂隙斜坡的破坏过程为:坡顶形成拉张裂缝、坡面溜土、坡脚鼓胀、发生单级滑动。两种结构边坡的变形破裂包括倾倒—拉裂与剪切—滑移两种模式,斜坡的变形演化是两种模式相互作用的结果。     

地震荷载下边坡抗滑桩桩土机理的三维模拟分析

地震是诱发边坡破坏的重要因素之一,而抗滑桩是一种重要的边坡防治工程措施,因此开展地震作用下抗滑桩机理对于边坡防护具有重要的工程意义。本文以广东省梅州市茶阳车站为工程实例,运用ABAQUS软件建立三维模型,对地震作用下的桩土作用机理进行数值模拟分析。研究表明:(1)在地震作用下,边坡中上部水平位移较大,最大值为87.05mm,凹陷处水平位移远小于凸起处;(2)地震作用下抗滑桩会由于地震荷载产生远大于地震前的应力:静力作用下桩身最大值是147.24kPa,地震波输入14s时桩身最大值达到了326.36kPa;(3)地震作用下抗滑桩的应变亦远大于静力作用下的应变:静力作用下抗滑桩应变最大值是4.63×10~(-5),在地震波输入的第14s时桩身应变最大值是34.10×10~(-5)。因此在工程实践中对于地震作用下的抗滑桩边坡加固需要考虑桩的强度与刚度。研究结论对于边坡防治以及工程实践具有一定的指导意义。     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Information for authors

正SCIENCE CHINA Earth Sciences,an academic journal cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press and Springer,is committed to publishing high-quality,original results in both basic and applied research.     

INTERNATIONAL RESEARCH AND TRAINING CENTER ON EROSION AND SEDIMENTATION(IRTCES)

正Director:Shangfu Kuang,China Vice-directors:Chunhong Hu,China Duihu Ning,China Guangquan Liu,China The International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation(IRTCES)was jointly set up by the Government of China and UNESCO on July 21,1984.It aims at the promotion of international exchange of knowledge and cooperation in the studies of erosion and     

Calendar of events

正~~     

Dynamic process-response model of river channel development

Feedback mechanisms, which operate upstream through drawdown and backwater effects and downstream through sediment discharge are responsible for channel evolution. By combining these mechanisms with channel processes it euables a dynamic process-response model to be developed to simulate the initial evolution of straight gravel-bed channels. When erosion commences on a land surface, sediment entrained in the headwater reach by hydraulic action is selectively transported, deposited and reworked. This produces a damped oscillation between degradation and aggradation as the channel and valley respond to spatial and temporal variations in sediment calibre and hydraulic conditions. The initial cut and fill phases are responsible for valley incision and floodplain development while secondary and subsequent activity can produce river terraces. Eventually sediment entrainment in the headwaters declines as slopes are reduced. Subsequent channel evolution is relatively insignificant because it is dependent on local weathering activity producing material that can be transported on declining slopes. Therefore landforms produced during the initial phase of development, when local weathering was non-limiting, dominate the landscape.