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。     

青川县桅杆梁斜坡地震动响应监测研究

本文采用941B型超低频测振仪及G01通用数采仪,自2009年5月13～27日,在青川县桅杆梁监测到4次余震。对山体斜坡高程805m和875m的余震地震动峰值加速度响应监测结果分析表明:相对于805m高程, 875m测点地震动峰值加速度在水平东西向以及垂向均呈减小趋势,而在水平南北向体现显著的放大效应,放大系数可达7～8倍,其FFT主频值主要集中为2～4Hz低频值。分析表明,所监测的微有感地震震中位于测点北侧的青川断裂上,沿地震波传播方向斜坡体具有显著放大效应作用。     

断层穿越斜坡场地效应分析:以绵竹九龙镇山前斜坡为例

2008年汶川MS8.0强震中频繁出现断层穿越的地震滑坡,除发震断层的地震特性外,其自身场地效应也会影响斜坡动力响应,甚至加剧斜坡失稳。本文以汶川极震区绵竹九龙镇山前斜坡为典型实例,根据余震作用下斜坡不同高程实测地震记录及地脉动测试结果,通过单点谱比法(H/V),获得斜坡地震动加速度随高程的放大系数和地脉动的频谱特征曲线,通过曲线对比分析发现: 1)斜坡两次典型余震PGA放大系数随高程先减小后增大,呈明显的凹形特征,凹形部位位于断层位置,其PGA放大系数约为斜坡底部测点0.4~1.0,坡顶测点的PGA放大系数则达到1.0~2.0倍。由于PGA放大系数是在断层位置出现的明显拐点,从地质上表明了断层场地效应明显; (2)各点NS/UD谱比普遍大于EW/UD谱比。断裂区域卓越频率为低频1Hz,小于其他测点的频率,对应谱比最大值高达3.0~4.0,高于其他测点谱比最大值。说明地表破裂处岩土体松散破碎,导致断层处的卓越频率较低,近场余震传播过来的高频地震波被断层隔断,地震加速度放大系数在该处发生了衰减,场地效应显著。本研究有助于增强断层场地对斜坡动力响应影响的认识。     

九寨沟MS3.2级余震薛家坝坡体地震动响应特征

为研究余震对山体的地震动响应规律,在九寨沟薛家坝斜坡山体安装地震台阵,对斜坡表面以及斜坡内部不同深度地震动进行监测研究。M_S3.2级余震触发了山脚及山顶4台强震记录仪,数据揭示:位于斜坡表面凸出位置的山体地形,地震的放大作用明显,同时水平向的加速度峰值大于垂直方向;对比山脚,斜坡表面2#-1监测点加速度峰值PGA最大,阿利亚斯强度值放大5倍以上,放大效应最大的方向在垂直向,加速度达到2.48倍,阿利亚斯强度达到5.24倍;随着向山体内部水平深度的加深高位放大效应逐渐衰减,PGA最大值由洞口2.48下降到2.03,阿利亚斯强度响应系数最大值由洞口5.84下降到3.92;自坡体表面水平向内,各监测点加速度峰值逐渐减小,在0~25 m内自坡表面向内加速度峰值下降最快,坡体内部下降幅度变小;傅氏谱表明,山脚的频率成分范围0~50 Hz,主频值大小为23 Hz左右,2#-1监测点频率范围较山脚未有明显变化,但主频值明显减小,在5 Hz上下;在斜坡上洞口傅氏谱频率成分复杂,随洞口向洞内水平加深,各监测点幅值及频率成分逐渐降低的趋势。研究表明,在地震作用下,随着加速度幅值的增大,地震动能量会呈几何倍数的增加,且山体表面是地震动能量最大的位置,若短时间振动能量超过岩体的强度,则会出现崩塌、滑坡,同时对工程建设的安全有极大的影响。     

康定MS6.3级地震斜坡地震动响应监测分析

芦山MS7.0地震、鲁甸MS6.5地震诱发了大量的次生山地灾害,一些学者认为地形放大效应是其中的一个影响因素,但目前斜坡地震动响应研究仍然缺乏大量的实测数据支撑。通过在冷竹关两岸斜坡不同部位掘进平硐并放置强震监测仪器的方法,对沟谷两岸斜坡地震动响应特征进行研究,剖面较为完整地记录了康定地震两岸斜坡的地震动响应特征。监测数据揭示,(1)相对于康定姑咱参考站,位于右岸半岛状凸出山梁顶部1#监测点的水平和竖直向PGA放大系数分别达到了10.6～11.5、7.1,阿里亚斯强度最大,水平东西向比竖直向HVSR频比值达到11.1,卓越周期在低频部分;位于右岸山梁中部2#监测点水平和竖直向PGA放大系数分别达到了4.3～5.0、2.3;(2)左岸地形坡面起伏较小,记录的峰值加速度较小,仅在坡折部位5#监测点有明显的放大,水平与垂直峰值加速度放大系数分别为3.0～4.5、2.3,各监测点频比存在多个卓越周期,其放大效应在高频段更突出;(3)近直线型斜坡内(6#及7#监测点)放大效应相对较弱,且监测洞外侧放大系数大于水平深度较大的内侧。结果表明冷竹关两岸斜坡存在明显的地形放大效应,且右岸半岛状凸出山脊地形较左岸中高山斜坡地形放大效应显著。对比芦山地震该剖面放大系数,揭示了背坡面效应。     

反向断阶构造样式与砂质沉积体发育

孤南洼陷是一个复合的半地堑盆地 ,洼陷斜坡发育由断层和断块构成的断阶构造样式 ,其中一种为反断阶。反断阶的发育使得盆地斜坡的沉积地形复杂化 ,因此发育其上的砂质沉积体具有特殊的分布型式 ,包括展布方向、几何形态和水流特征。孤南凸起东南斜坡的反向断阶是由一正断层和倾向相反的斜坡构成。斜坡总体向盆内倾斜 ,但在断层处形成一个次级隆起。沙河街组二段的砂体是在这样的复合地形上沉积并赋存下来。在平面上该砂体一方面沿沉积斜坡方向延伸至断层 ,一方面沿断层走向延伸或越过断层 ,呈不规则的丁字形。砂体在越过孤南洼陷与孤岛凸起的分界断层后在远端发散 ,形成扇体。     

汶川地震紫坪铺面板堆石坝地震波输入研究

对国家强震动台网中心紫坪铺面板堆石坝区域台站实测主震记录以及大坝台网实测余震记录进行分析,研究主震与强余震地震动的基本特征。分别选取茂县地办、郫县走石山、成都中和这3组基岩台站实测主震地震动,紫坪铺台站2008年11月6日实测余震地震动以及按水工抗震规范人工生成地震动作为数值计算的地震动输入,对紫坪铺大坝进行三维动力有限元分析,并与实测结果进行对比。研究表明,郫县走石山与成都中和2个远场台站位于断层下盘,其实测地震动的加速度反应谱长周期（0.65 s以后）分量过于丰富,不宜作为断裂带附近紫坪铺大坝的地震动输入;紫坪铺大坝台站实测的余震地震动1 Hz附近（大坝基频）的频率成分相对较少,且持续时间较短,以至于难以激发大坝响应;对比坝顶实测地震动加速度反应谱和数值计算反应谱,建议汶川地震中紫坪铺大坝动力计算时可采用茂县地办台站实测地震动或按抗震设计规范反应谱人工生成地震动。     

西非科特迪瓦盆地深水底形样式及成因分析

通过三维地震资料海底平面成像和浅层地震剖面解释、分析,识别和描述了西非科特迪瓦盆地深水底形类型。研究区发育下切水道、侵蚀冲坑、周期阶坎、小型沉积物波、大型沉积物波多种深水底形。下切水道表现为直线型,地形坡度从上斜坡5°过渡到下斜坡1.9°,水道历经多次合并,合并后水道内部起伏地貌指示侵蚀—沉积交互作用;识别出孤立状、串珠状和猫爪状三种类型侵蚀冲坑;在斜坡限制性水道内部地形坡度1.9°～3.1°之间识别出8个不同波长和波高的“周期阶坎”底形,周期阶坎具有剖面上向上游方向迁移、平面上呈新月形态的特征,从上游到下游波长有逐渐变短的趋势。小型沉积物波发育于水道内和水道外两种环境,其中限定性环境小型沉积物波发育在周期阶坎上游方向,非限定环境小型沉积物波发育地形坡度为1°左右,具有加积或轻微向下迁移的内部反射结构。大型沉积物波发育在非限定环境中,显示为长波长、低幅度浅层构造特征,分析认为早期滑塌地貌对晚期大型沉积物波的形成具有重要的控制作用。在现象描述基础上,对不同底形的成因、形成过程、控制因素和其发育的深水动力学背景与环境展开探讨,加深了对西非赤道段科特迪瓦盆地深水底形成因的认识,可对未来深水区...     

汶川地震崩滑灾害影响因素分析

为研究汶川地震崩滑灾害主要影响因素,在掌握汶川地震灾区公路沿线地震崩滑灾害资料基础上,选取典型段进行灾害统计分析,研究表明动力条件下斜坡失稳主要受斜坡岩体结构特征、地震动峰值加速度和斜坡动力响应特征三方面因素影响。地震动峰值加速度越高,地震崩滑灾害越发育。斜坡动力响应特征主要取决于地形地貌和地层岩性,陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区。斜坡岩体结构是控制斜坡变形破坏的主要因素,从研究斜坡动力失稳角度,提出了斜坡岩体结构类型的划分,分为土层及强风化层——基岩二元结构、块状结构、层状及似层状结构、碎裂结构、土层等5个大类12个亚类。     

地震滑坡启程剧动的机理研究及离散元模拟

论证并探讨了地震动诱发滑坡体启程剧动的机理。研究认为, 地震动对滑坡形成的影响, 主要是通过坡体波动振荡来产生; 坡体波动振荡在斜坡岩土体变形破坏过程中产生三种效应: 累进破坏效应、启动效应和启程加速效应; 并以骆驼岭滑坡为例, 采用离散元对斜坡在地震作用下的变形破坏过程进行数值模拟分析, 得出了一些既有理论研究意义, 又有实际应用价值的论断。     

多地貌单元复合场地非线性地震效应特征二维分析

针对由河漫滩、阶地、波状起伏的丘陵地带和残丘等组成的典型复合地形场地,基于ABAQUS软件的显式有限元并行计算集群平台,考虑土体的非线性特征,采用黏弹性人工边界模拟切除的无限域对地震波动的影响,建立了大尺度复合地形真实场地的二维有限元模型,并将基岩地震动视为SH波,分析了不同地貌单元复合场地地震效应特征。结果表明：地形差异引起地表各测点峰值加速度(PGA)及峰值位移(PGD)不同;在相同地震波入射下,河漫滩区地表PGA大于Ⅰ级阶地区域,但其PGD明显小于Ⅰ级阶地区域,且河漫滩区的峰值位移差动较小;场地地表水平加速度反应谱呈双峰及多峰现象,加速度在0.4～1.2 Hz频段放大较多,且加速度反应谱特性与输入地震动相关;特定频段（0.5～1.75 Hz）地震动放大效应与聚集效应比较明显,频率小于0.2 Hz及大于2 Hz时,场地地震动放大特征不显著。低丘区的敏感频率段宽于河漫滩区;观测点的位置影响相应的水平加速度持时大小,局部地形变化将引起地震动持时差异,且持时和输入地震动特性相关。     

Evaluation of rock falls in an urban area: the case of Boğaziçi (Erzincan/Turkey)

Disasters caused by events such as earthquake, flooding, rock falls, landslides are often encountered. However, generally, the reasons for the destructive and devastating effects of these nature events are that settlement locations were chosen without site investigation studies, or that available studies were inadequate. Such inadequacies in the field are related to inappropriate settlement location and the resulting damage caused by rock falls. This study evaluated rockfall risk in a settlement that developed in a similar manner. The study was carried out in Bo?aziçi village of Kemah (Erzincan/Turkey), which is located in a very important tectonic zone. The study site is located on the lower sections of an area with very steep cliffs and 50–75° slopes. This cliff, which is the source of rockfalls, has a slope dip of approximately 90°. The cliff comprises 25–30 m high, fractured and cracked basaltic volcanic mass. To determine block size in the study area, scanline survey measurements and block size measurements were performed on blocks that loosened and fell from the cliff face. It was found that block sizes reached 6 m³. Rockfall analyses were performed along the selected profiles using the Rockfall V.4.0 software. Kinetic energy, bounce height, horizontal location of rock end-points, and velocity of the rocks along each section were evaluated separately for each profile. This data were used to produce distribution maps for each profile and the settlement was evaluated in terms of rockfall risk. The results indicate that the study area was at risk of future rockfalls and that it would be appropriate to relocate one part of the settlement.     

汶川地震触发崩滑地质灾害空间分布及影响因素

通过遥感解译和实地考察,获取了2008年汶川地震触发崩滑的空间分布,利用GIS空间分析和Lo-gistic回归,分析崩滑的空间分布特征及其影响因素,建立了地震触发崩滑与其影响因素之间的回归方程。结果表明,(1)研究区共有5 154个崩滑群,覆盖总面积1 139 km2;(2)崩滑沿北川—映秀发震断层的两侧(断层上盘区占90%),呈北东向宽度不一的条带状分布;(3)Ⅺ和Ⅹ烈度区崩滑面积占区域面积的73.2%,Ⅷ度及以下烈度区崩滑面积比例较小;(4)崩滑发育及空间分布不仅受控于发震断层的活动,断层上下盘效应、地形放大效应等也是其重要影响因素。崩滑与其影响因子的回归方程表明:(1)到北川—映秀发震断层距离因子和到震中距离因子的偏回归系数远大于其他因子的偏回归系数,北川—映秀断层发震活动是控制崩滑空间分布的主导因子;(2)岩性软硬程度对崩滑空间分布的影响不显著;(3)地形坡度、高程、坡度变率、多年累积降雨、人工修路及植被覆盖对崩滑的发育产生影响。地形高程因子对崩滑空间分布的影响大于坡度、坡度变率因子的影响。人工道路、多年降雨及植被覆盖对地震崩滑的影响程度依次降低。     

Damage and conservation of the high cliff on the Northern area of Dunhuang Mogao Grottoes, China

The Mogao Grottoes have 750 caves, 45,000 m² of wall paintings, 2,415 painted sculptures, five wooden temple fronts from the Tang and Song dynasties, and thousands of columns with carved designs of lotus flowers and ornamental tiles. The Mogao Grottoes are one of the largest and best-preserved Buddhist art treasure houses in the world. The diverse range of wall paintings and sculptures and the profound and varied Buddhist art at the site prompted UNESCO to list the grottoes as a World Heritage Site for its cultural values. The Mogao Grottoes consist of two areas: the Southern Grottoes Area and the Northern Grottoes Area. Almost all the Buddhist art treasures are located in the southern area. The northern area is mainly where the monks and the creators of the arts of Dunhuang resided. In this paper, the causes of damage to the grottoes are analyzed by investigating the geohazards occurring on the side slopes on the high cliff in the northern zone. This paper will analyze the causes of deterioration through the investigation of deterioration in the upper section of the cliff face and goes on to discuss the main causes of deterioration of the cliff body: the development of fissures, wind erosion, rain erosion, and flood scouring. The following measures have been undertaken to deal with the above problems: bolt anchoring, grouting of fissures, use of bracing supports in some areas, and stabilization of caves and cliff face. Through the above measures, the upper section of the upper face in the northern zone has been effectively treated according to the principles of “restoration to historic condition and not altering the historic appearance.”     

Seismic Ground Motion Expected for the Eastern District of Naples

The seismic ground motion of a test area in the eastern district of Naples is computed with a hybrid technique based on the mode summation and the finite difference methods. This technique allows us the realistic modelling of source and propagation effects, including local soil conditions. In the modelling, we consider the 1980 Irpinia earthquake, a good example of strong shaking for the area of Naples, which is located about 90 km from the epicenter.The detailed geological setting is reconstructed from a large number of drillings. The sub-soil is mainly formed by alluvial (ash, stratified sand and peat) and pyroclastic materials overlying a pyroclastic rock (yellow neapolitan tuff), representing the neapolitan bedrock. The detailed information available on mechanical properties of the sub-soil and its geometry warrants the application of the sophisticated hybrid technique.As expected, the sedimentary cover causes an increase of the signal's amplitudes and duration. If thin peat layers are present, the amplification effects are reduced, and the peak ground accelerations are similar to those observed for the bedrock model. This can be explained by the backscattering of wave energy at such layers, that tend to seismically decouple the upper from the lower part of the structure.For SH-waves, the influence of the variations of the S-wave velocities on the spectral amplification is studied, by considering locally measured velocities and values determined from near-by down-hole measurements. The comparison between the computed spectral amplifications confirms the key role of an accurate determination of the seismic velocities of the different layers.The comparison performed between a realistic 2-D seismic response and a standard 1-D response, based on the vertical propagation of waves in a plane layered structure, shows considerable difference, from which it is evident that serious caution must be taken in the modelling of expected ground motion at a specific site.     

基于连续小波变换的斜坡动力响应特征分析

川西北地区深切峡谷发育,地震扰动频繁。峡谷内高陡岩质斜坡在强震扰动下,通常会发生震裂松弛,进而导致失稳,因此研究其强震响应意义重大。2019年四川长宁M_s6.0级地震触发了布置在石棉县城南桠河两岸的3台强震监测仪器,通过对捕捉到的强震数据进行连续小波变换之后,获取了其时频信息。分析结果表明:（1）S波在频域上分为两种成分,其主频值分别为3.5 Hz和1.1 Hz附近;（2）山脊处的地震动放大效应主要体现为S波相对高频成分上能量的增加而低频部分则无显著变化;（3）覆盖层场地自振频率与S波低频成分主频相近,二者产生共振,导致S波低频放大与高频衰减效应;（4）地震动响应具有极强的方向性,水平向地震动放大效应比垂直向更为显著。     

多级边坡平台宽度对边坡地震动力响应 及破坏机制的影响

以典型工程边坡为原型,利用FLAC3D有限差分软件建立一个三维土坡模型,分析地震作用下多级边坡平台宽度对边坡动力响应特性和动力失稳机制的影响。计算结果表明,边坡设置平台可以有效地提高地震动力条件下边坡的稳定性,且平台宽度越大则稳定性越显著;PGA放大系数随着平台宽度的增大而减小。结合频谱分析得到第一级边坡坡顶的动力响应较第二级边坡坡脚的大,边坡岩土体剪应变增量和位移响应也减小;地震作用下边坡塑性区从坡脚部位向坡体内部发展,随地震持时的增加,坡顶出现拉张变形,坡面及其浅表层发生拉张剪切变形,坡体内部一定部位发生剪切变形;坡面监测点位移时程曲线表明,地震作用下边坡坡脚位移向上,发生剪出变形或破坏,坡脚和变坡点均为薄弱部位,应加强支护。研究结果对多级土质边坡抗震设计具有一定指导意义。     

缓倾坡内层状岩质高边坡稳定性分析以黄桷湾危岩高边坡的主斜坡为例

黄桷湾危岩高边坡是泥岩和砂岩呈类似夹心饼干状软硬互层结构、缓倾坡内的岩质高切坡。危岩高边坡除坡顶的陡崖处厚层砂岩发生崩塌失稳外,主斜坡体下部还存在局部的切层失稳。为确保高边坡下部的工程建设的顺利开展和居民的安全,采用数值模拟的方法对高边坡的主斜坡进行稳定性评价,选取天然自重和地震动荷载两种工况进行分析。计算结果表明:(1)主斜坡岩体在两种工况下仍处于稳定状态,但在地震动荷载作用下稳定系数下降显著; (2)陡崖和主斜坡接触带附近及主斜坡坡脚处应力集中现象明显,发生破坏的可能性更大; (3)主斜坡潜在滑移面位于坡内中深部,剪出口位置可能位于主斜坡的坡脚处。