小型无人机(sUAV)在基岩区古地震研究选点中的应用

随着断层面形貌测量、宇宙成因核素测年等技术的发展,基岩断层面成为在基岩区古地震研究的良好研究对象。但是,受沟谷侵蚀、沉积覆盖和人为改造等非构造因素影响,并非所有出露的基岩断层面都能完整记录和保存古地震信息。因此,必须在基岩断层面上选择合适的研究点。传统的野外测量方法耗时费力,难以掌握基岩断层面的整体信息,即使通过高分辨率卫星影像也无法获得基岩断层面的精细结构。小型无人机航测(sUAV)采用低空摄影测量技术,可快速获取基岩断层面高精度的地表三维结构,为筛选目标工作点提供便利。文中以山西地堑系六棱山北麓断裂的马家窑基岩断坎为例,采用小型无人机航测结合SfM摄影测量技术,获得了基岩断层面的高精度三维地形数据,通过精细地貌解译和断层坎剖面分析识别了沿断层坎分布的崩塌破坏、沉积埋藏和侵蚀剥露等非构造因素,分析了侵蚀、埋藏和构造这3种典型的基岩断层面的形态特征,选取了适合开展古地震研究的基岩断层面点,展现了小型无人机在基岩区古地震研究工作中发挥的重要应用潜力。     

华北地区钢管基岩标稳定性和干扰因素再研究

在选定稳定参数基准基础上,利用各种联测资料分离了地下水位变化对基岩标的干扰,剖析了三个台点基岩标的稳定性、主要干扰因素及排除方法,讨论了基岩标的设置条件。     

基岩输入参数对场地地震反应的影响分析

基岩输入参数主要包括基岩面埋深、基岩剪切波速和基岩地震动强度等因素.本文通过分析某场地在选择不同深度的假想基岩面、不同的基岩剪切波速以及不同基岩地震动强度条件下的场地地震反应结果,得出在不同的基岩输入参数条件下,地表的地震动峰值加速度和加速度反应谱存在很大差异.     

隐伏走滑断层破裂扩展特征的实验研究

通过模拟实验研究了基岩中走滑断层在上覆沉积层中的破裂扩展特征,利用白光数字散斑相关方法分析了沉积层表面变形场的演化过程,重点研究了基岩断层位移和沉积层厚度的影响。结果表明,在沉积层厚度一定的情况下,随基岩断层的滑动,沉积层中围绕断层投影线逐渐形成一个变形带以及由张性破裂和剪切破裂组成的破裂带,基岩断层的位移越大,沉积层中的变形带越宽、变形越强烈;但当基岩断层位移超过某一临界值后,变形带宽度将保持稳定,只是变形随断层位移增加而更集中。对于同样的基岩断层位移,沉积层厚度越大,受基岩断层控制的变形破裂带越宽,即基岩断层的影响范围越大;但当沉积层厚度超过某一临界值时,沉积层的变形发生了变化,沉积层表面并不存在与基岩断层走向一致的变形带,而是发育了较大尺度、与基岩断层走向斜交的张剪性破裂带。实验结果意味着,临界断层位移和临界沉积层厚度对于确定隐伏断层发震产生的地表变形和破坏具有重要意义     

汶川地震汉源县城高烈度异常区基岩地震动输入

合理的地震动输入是定量解释震害和烈度异常的基础.以汉源老县城震害为评价基准,确定了汉源老县城高烈度异常区的汶川地震基岩地震动输入.基于汉源老县城周边的九襄、清溪、宜东和乌斯河4个强震台站记录,采用LSSRLI-1程序反演给出了各自台站的水平向基岩地震动;选取汉源县城典型场地,利用LSSRLI-1程序计算给出了不同强震台站基岩地震动作用下的场地地表加速度时程和反应谱,以最可能引起汉源老县城震害的强震台站基岩地震动作为汉源县城的基岩地震动输入.研究结果表明:九襄台站反演的基岩地震动最可能反映汶川地震时汉源老县城的基岩地震动特性,因而用九襄台站的基岩地震动作为汉源老县城的地震动输入解释汉源县城高烈度异常现象是合理的.本文的研究思路为定量解释震害的地震动输入确定提供了重要参考.     

地下水对基岩标志作用机理探讨

地下水对基岩标志存在影响，主要是水位变化间接引起有效应力的变化，最后使基岩发生变形。变形量的大小与水容重、水位变化的幅度、基岩的变形模量有关。计算出了水位对钢管标形变的影响量。     

基岩地震反应谱随震级、距离的变化特征

本文从基岩地震反应谱衰减规律出发,研究了基岩反应谱随震级、距离的变化特征,包括基岩反应谱的第二特征周期、反应谱下降段的斜率等随震级、距离的变化规律。研究表明,震级大小对基岩反应谱的第二特征周期起着决定的作用,距离主要影响反应谱下降段的斜率,所得结论在工程抗震设计中具有一定的实用价值。     

场地划分标准对基岩地震动参数衰减关系的影响

基于美国NGA强震观测数据库中描述场地的不同指标,定义了五种不同的"基岩"场地类型,得到了相应的数据集;同时采用最小二乘法回归得到了世界范围内对应不同"基岩"定义的地震动参数衰减关系,并研究了不同场地划分标准造成的基岩地震动参数衰减关系的差异。     

震源深度对基岩地震动参数的影响

基于安徽地区震源深度分布特征,选取典型场点构造不同震源深度分析模型,重点分析了震源深度的变异性对于基岩地震动参数的影响。研究结果表明:随着震源深度增加,基岩峰值加速度及加速度反应谱逐渐减小,且基岩峰值加速度减小幅度呈逐渐减弱的趋势;但水平向加速度反应谱特征周期随着震源深度增大而增大,同时震源深度对不同风险水平下基岩峰值加速度比值也产生一定的影响。     

倾斜基岩上的土-框架相互作用研究

倾斜基岩上的框架是山地、丘陵地区多见的一种结构形式，但以往对其抗震性能研究很少。本文利用二次开发后的ANSYS对倾斜基岩上的框架的抗震性能进行了上下部相互作用分析。在研究中发现，考虑土一结相互作用后，结构的高阶振型在地震反应中的参与程度提高；可能在结构的地震反应傅里叶谱中形成双峰；并使地震反应沿结构高度的分布不再沿直线变化，而呈锯齿状分布。由于倾斜基岩将降低土层对地震波的放大作用，但基本不改变地基的卓越频率，因此倾斜基岩将会抑制上部结构的地震反应；而倾斜基岩上结构的地震反应分布将比相应平坦基岩上结构的地震反应分布更接近直线形分布，但变化形状基本相同。     

基岩地震动参数与震级和距离的关系

关于强地震对结构的作用,应当考虑随时间变化的地面运动的全过程。 这个过程的统计特征是由震级、中间介质及地表土层的特性决定的。 因为现在已经有了从基岩运动推算地表运动的可靠方法,所以搞清基岩运动的特征并由此对基岩运动的过程作出估计,显得特别重要。 本文对美国27个基岩台上的强震记录的反应普以及几个最大值与震级和震源距离的关系进行了统计分析,找到它们的关系。从这些关系出发,对指定的震级和震源距离的基岩,可以估计它的运动特征,并人工造成一组运动过程。      

地下地质结构对地震波传播的影响

通过超声地震模型试验,从能量角度研究地下地质结构(这里主要研究埋藏基岩断层及埋藏基岩面形态)对地震波传播的影响(以北京凹陷为例),同时还讨论了覆盖层对地震波传播的影响.研究表明,埋藏基岩断层的存在改变了地震波的频谱、持续时间及能量分布特征;埋藏基岩地形对地震波传播的影响表现为两方面:一是基岩面高低起伏造成接收从同一震源发射的地震波能量大小不一样:二是埋藏基岩面对地震波产生汇聚与发散作用.这两者共同作用的结果改变了地震能量分布特征.覆盖层对地震波具有吸收与放大双重作用.文中提出了用能量表征地震动强度的初步思想,并与用最大振幅表征地震动强度作了比较,结果表明前者比后者能更好地反映地下地质结构的影响.      

霍山地区基岩滑坡与地震

霍山地区基岩滑坡与该区地震活动有重要联系。该区浅源中小地震十分频繁,是大华北有名的地震窗口,其原因既与大华北区域应力场变化息息相关、也与基岩滑坡密切有关。该区既因地震活动而发育基岩滑坡、又因基岩滑坡而产生地震活动     

深厚软土场地基岩地震动反演——以天津波为例

根据天津波地表加速度记录和相应实测场地钻孔资料,采用等效线性化方法模拟土体非线性,进行了深厚软土场地基岩地震动反演,研究了频率截断对深厚软土场地基岩地震动反演的影响,为天津波地表加速度记录提供了相应的基岩地震动输入。研究表明:不同截断频率情况下,反演得到的基岩地震动峰值和反应谱曲线形状均相差悬殊,但反演后再正演所得到的地面运动与原地表记录相比,加速度时程曲线形状和峰值大小、反应谱曲线形状和峰值大小均非常接近;可根据工程需要对地表加速度记录进行不同频率的截断,反演得到所需强度的基岩地震动。     

埋藏基岩断裂对地震波动影响的超声模拟研究

地球表层的地质构造对地震波动有不容忽视的影响，研究其规律，对于探查地壳结构乃至了解地球表层动力学特征具有重要意义。应用超声模拟方法，从基岩断裂对波传播和波场分布的影响以及基岩断裂倾向对地表地震动频率的影响三个方面研究了埋藏基岩断裂对地震波动的影响，揭示了一系列现象和规律。     

团树断层场地地震反应的数值模拟

团树断层场地在多次地震中出现了烈度异常。为了弄清烈度异常的原因，应用显式有限元方法，数值模拟了在脉冲地震波斜入射情形下断层场地的地震反应。结果表明：在基岩山脚附近土层场地地震动放大比基岩山区平均高4倍、比远离基岩山脚土层场地平均高2倍，与历史震害分布有较好的对应。     

关于利用一维波动理论计算土层地震反映传递函数的计论

对利用一维波动理论计算土层地震反应时，将基岩假为具有自由边界的半无限空间，输入地震记录，计算传递函数，进而计算土层的表震反应这一方法步骤的合理性进行了讨论。理论推演表明，从基岩面输入地震记录和计算传递函数时，应当考虑基岩和上覆土层的相互作用影响。     

北京平原区地面沉降水准监测网参考基准稳定性研究

地面沉降水准测量参考基准的合理选取对获取真实地表形变场信息至关重要.文中在充分收集、整理北京平原区7座深层基岩标历年水准测量资料基础上,系统分析了基岩标历年水准形变特征;探讨了水准测量累计误差对基岩标微小形变的影响;采用秩亏自由网平差算法联合平均间隙法和单点检验法,对7座深层基岩标稳定性进行定量评价,查找每期观测中位移变化显著点和相对稳定点,构建变形函数模型.研究表明:(1)7座深层基岩标所呈现出的微小形变量,受到多种复杂因素综合影响,基岩标形变量是其自身形变与测量误差耦合作用的结果,特别是长距离水准测量所产生的累计误差效应对其结果影响较大.(2)基岩标稳定性评价中,王四营站基岩标J_1、望京J_2、天竺J_3、平各庄J_5和张家湾J_6这5座基岩标均呈相对稳定状态,可以作为区域地面沉降水准测量稳定参考基准点.(3)将评定的5座稳定基岩标纳入水准网中,联合玉渊潭水准原点,构建北京平原区地面沉降附合水准监测网,其平差结果与站内分层标之间Pearson相关系数均高于自由水准网,说明利用具有多个稳定起算基准的附合水准网代替以往自由水准网,可以有效降低自由网中沉降量不正常跳跃现象,使测量成果更符合地面沉降客观形变规律,提升监测精度.     

隐伏逆断层破裂扩展特征的实验研究及其地震地质意义

通过模拟实验研究了逆断层活动过程中上覆沉积层的破裂扩展特征,采用投影条纹测试方法分析了沉积层表面离面(即垂直)位移场的演化过程。结果表明,在沉积层厚度和断层倾角一定的条件下,基岩中的逆断层逐渐向上扩展,并在沉积层表面围绕基岩断层上断点的投影线形成一个离面位移梯度带(即形变带),基岩断层的位移越大,沉积层中的形变带越宽、变形越强烈;但当断层扩展至沉积层表面后,形变带宽度将保持稳定,只是变形随断层位移增加而更集中。对于同样的基岩断层位移和断层倾角,沉积层厚度越大,受基岩断层控制的形变带越宽,即基岩断层的影响范围越大;当沉积层厚度超过某一临界值时,沉积层中会发育因隆起引起的表面拉张破裂。在沉积层厚度和基岩断层位移量一定的情况下,基岩断层倾角的增加将会使表面形变带的宽度减小,但会使变形破坏程度更强烈。实验结果意味着,临界断层位移、临界沉积层厚度以及断层倾角对于确定隐伏逆断层发震产生的地表变形和破坏特征具有重要意义。文中的研究结果有助于进一步认识汶川MS8.0地震的地表变形特征     

基岩倾角对盆地地震响应的影响分析

为了研究盆地基岩倾角对盆地地表动力反应的影响,选取了一个跨度2 km,深度500 m的二维成层盆地为研究对象进行有限元动力反应分析。以持时0.25 s的狄拉克脉冲作为输入地震动,探讨了P波和SV波垂直入射时,盆地基岩倾角从10°\,20°\,30°\,40°依次增加的情况下盆地地震反应。结果表明:入射波在倾斜基岩处发生波型转化,同时产生面波,在盆地中心区域发生汇聚;随着基岩倾角的增加地表中心处的卓越频率有减小的趋势。