黄土高填方场地地震动参数特性分析

削山造地后形成的黄土高填方场地对地震动参数特性影响较大。以实际工程项目为研究对象,构造不同填土高度的计算剖面,采用一维等效线性化方法计算土层地震动参数,分析基岩地震动输入参数和填土高度对场地地表放大效应的影响。研究表明:场地地震放大系数随填土层的高度增加呈递减趋势。在多遇地震动和基本地震动作用下,场地地震放大系数递减速度比罕遇地震动和极罕遇地震动作用下要大。当填土高度达到一定程度后放大效应趋于平稳;填土高度的变化,会改变地表加速度反应谱的形状。填土高度越大,地表反应谱长周期的频谱成分越显著,反应谱曲线向后移,反应谱峰值点均明显向长周期移动,并出现多个峰值点,反应谱特征周期值变大;下伏基岩的刚度越大,地表峰值加速度的放大效应越大。地表加速度反应谱特征值相比变小。当填土高度增大到一定程度时,下伏基岩的种类对地表地震动特性影响则不明显。该研究成果对高填方场地的地震安全评价和结构抗震设计提供参考。     

基于场地效应的地震动特性研究

为了研究强地震作用下,场地类别对于地震动幅频特性的影响,本文统计了3 579条日本地震动的时程,并针对场地类别的不同,分别从基岩和土层的峰值加速度幅值特性角度,以及从标准化反应谱和平均加速度反应谱等频谱特性的角度研究其幅频衰减特性,最后给出了各类场地峰值加速度衰减曲线。结果表明,土层对于地震动幅值和频谱的放大作用会随着场地类别的变软而增加,并且场地越软,远场的长周期特性越明显。利用平均加速度反应谱可以有效地反映频谱中的长周期成分。     

大型地下洞室群地震水平加速度传播特征研究

考虑了高山峡谷基岩场地的深度衰减效应,假设地震危险性分析提供的水平峰值加速度的所在位置,选用攀枝花—会理地震波,通过基线校正和高频滤波作为实际地震动输入,利用FLAC3D软件对某水电站大型地下洞室群进行了地震水平加速度传播特性的研究。数值分析结果表明,厂房周围监测点水平加速度时程和输入地震水平加速度时程相似,但存在0.08～0.12s的滞后时差,输入地震动水平峰值加速度向上传播时具有放大效应,在洞室群附近放大两倍左右。所得结果对大型地下洞室群地震动传播特征问题研究具有一定的参考意义。     

基于振动台试验的黄土场地效应研究

地震作用下黄土场地对地震波不同分量的放大效应影响显著。针对黄土高原典型黄土场地在地震作用下的放大效应,设计并完成大型地震模拟振动台试验,通过输入不同强度的地震动荷载,研究黄土场地加速度（PGA）放大系数、傅里叶谱、加速度反应谱、H/V谱比与地震动强度和场地高度的变化规律,揭示地震波不同分量对黄土场地效应的影响。结果显示：黄土场地对地震波的水平分量具有明显的放大效应,对地震波垂直分量的放大效应影响较小;随着高程的增加,地震波水平分量PGA放大系数呈现非线性变化;随着地震动强度和高程的增加水平分量卓越频率的频段和幅值逐渐增加,卓越频率向低频偏移,放大倍数呈现出非线性特性。     

泉州盆地地震效应的二维非线性分析

基于ABAQUS显式有限元并行计算平台,采用大尺度二维精细化有限元非线性分析方法,研究泉州盆地地震效应特征.结果表明:(1)与基岩输入地震动相比,地表峰值加速度总体呈放大效应,且盆地不同位置的放大效应存在明显差异;(2)地表或基岩剧烈起伏及土层横向分布极不均匀处,地震动易产生局部聚集效应,相应地表地震动呈显著放大或缩小效应;地表加速度反应谱产生双峰甚至多峰现象.(3)在土层竖向、横向分布不均匀处,峰值加速度沿深度方向呈非单调递减,加速度反应谱沿深度存在较大差异.场地地震效应的二维非线性分析法能在一定程度上反映特殊场地条件对地震动效应的影响,该结果可为泉州盆地及类似盆地的场地设计地震动参数的确定提供参考依据.     

土-结构相互作用效应对结构基底地震动影响的试验研究

利用土与结构动力相互作用振动台模型试验数据,通过各种试验工况下土层表面与基础表面加速度反应的比较,深入探讨了土与结构动力相互作用效应对高层建筑结构基底地震动的影响。从输入地震动频谱特性、输入地震动强度水平和上部结构动力特性3个方面详细分析了与SSI效应对高层建筑基底震动影响程度有关的一些因素。结果表明：SSI效应对高层建筑基底地震动的影响与输入地震波的动力特性有很大关系。在地震动的频谱成分方面,SSI效应对高层建筑基底地震动的影响主要体现为土层表面和基础表面在与输入地震动卓越频率相近处的频谱成分有较大差异;SSI效应对高层建筑基底地震动的影响程度随着输入加速度峰值水平的增加而减小;在某一特定地震波作用下,当上部结构的振动频率与地震地面运动的卓越频率相近时,SSI效应对高层建筑基底地震动的影响较为强烈。     

输入界面对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,选取不同深度的岩层位置作为地震动输入界面,构造多种场地土层模型,选择Taft、Kobe和E1centro 3条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法重点分析了地震动输入界面对场地地表地震动参数的影响。研究结果表明,随着输入界面深度的增加,场地地表的峰值加速度逐渐增加,且增加的幅度呈逐渐减小的趋势,但输入界面深度对地表加速度反应谱特征周期的影响较小;输入界面剪切波速值对反应谱特征周期影响有限,但对地表峰值加速度影响较为显著,地表峰值加速度随着输入界面剪切波速的增大而增大,且两者的增幅呈现近似的线性关系。     

岩溶场地地表地震动特性研究

对典型岩溶场地进行土层地震反应分析,并与非岩溶场地土层的地震反应进行对比,研究岩溶场地地表地震动的基本特性,为岩溶区工程场地地震动参数的确定提供参考。实例研究表明:与非岩溶场地的土层地震反应相比,岩溶场地土层对地震波的放大效应较强,地表地震动的频率偏高;当岩溶场地中发育有土洞时,地表地震动加速度峰值比不含土洞的岩溶场地要大。     

双向地震作用下锯末混合土场地动力特性分析

在北京工业大学振动台台阵系统上开展了一系列锯末混合土地基自由场振动台模型试验,试验中模型箱采用装配式连续体刚性模型箱,试验中输入地震动时程采用El Centro地震动记录、Taft地震动记录和天津地震动记录,地震动输入方向分为水平单向和水平双向。文中,重点考察了双向地震动输入下锯末混合土模型场地的动力特性及其变化规律,主要指标包括模型场地地震动反应的峰值加速度及其动力放大系数、加速度时程及其傅氏谱。试验结果表明:随着输入地震动强度的增大,同一测点反应的峰值加速度总体上在增大,而其加速度动力放大系数总体上呈现减小的趋势,反应的频谱组成从较高频率向较低频率移动;双向地震作用下锯末混合土模型场地的动力变化规律与单向地震作用下较为一致。     

海域不同类别场地地震动参数变化规律研究

基于海域场地分类标准，选取南海海域实测钻孔作为计算模型，同时人工构造部分钻孔计算模型，对126条不同特性地震动输入下5种类别场地计算模型开展土层反应分析计算，分析不同地震动输入下不同海域场地峰值加速度和特征周期变化规律。结果表明，场地类别和地震动输入强度显著影响峰值加速度放大系数和特征周期，场地土越软，地震动输入强度越大，峰值加速度放大系数越小，特征周期越大。根据研究结果给出不同地震动输入下不同海域场地峰值加速度放大系数、特征周期变化范围，为海域场地工程抗震设防和编制海域地震动参数区划图提供参考。     

面向地下结构的最优地震动峰值指标随埋深变化规律

选取了50条实际地震动,采用一维场地等效线性化方法分别对均匀半空间场地和成层半空间场地进行地震响应分析,同时选择效益性作为判别标准来探究最优地震动峰值指标(峰值加速度PGA,峰值速度PGV,峰值位移PGD)随埋深变化的规律.研究结果表明:对于选取的两类场地,最优地震动峰值指标均随埋深的改变而变化,埋深浅时PGA效益性最...     

宁夏沙坡头地区黄河弯曲的成因

在宁夏沙坡头地区,黄河出黑山峡进入中卫盆地处形成一个异常的“Ω”型的弯曲。这不是一般的蛇曲,而是一个穿过两组不同方向与不同性质的活动走滑断裂的河流位错现象。它的出现与此处近东西向的中卫－同心断裂系的左旋走滑和北北西向的常乐－兴仁断裂系的右旋走滑活动的双重作用有关     

EM induction in the Vancouver Island region: 3D numerical,analogue model,and field site results

Electromagnetic induction in the Vancouver Island region for a uniform inducing source field for 300 s period is investigated with the aid of three-dimensional (3-D) numerical and analogue model results and field site measurements. The thin sheet numerical model, based on the subducting Juan de Fuca plate analogue model ofDosso et al., consists of a 5km thick non-uniform thin sheet (comprising the lateral conductivity contrasts arising from the land, the varying depth ocean, and the sediment) underlain by a four-layer conductive structure. The four-layer conductive structure beneath the non-uniform thin sheet simulates the effect of the Juan de Fuca plate subducting Vancouver Island. To examine the effects of the ocean channel depth between Vancouver Island and the British Columbia (Canada) mainland, numerical results were obtained for two channel depths (0 and 600 m). The results indicate that the channel plays an important role in the geomagnetic response in the central and inner coastal regions of Vancouver Island. The general agreement of the 3-D numerical model induction arrows with the analogue model and field site induction arrows for 300 s supports the premise of a layered conductive substructure dipping at a small angle, at most, beneath Vancouver Island.Lithoprobe Publication No. 311.     

水深对水下地基场地地震动影响的时域分析

利用地震波斜入射下水下地基场地地震动分析的一维化时域算法,推导了平面P波入射下,水下地基场地的位移、加速度和应力表达式,重点分析了水深变化对位移峰值、加速度峰值、剪应力峰值和孔隙水压力峰值沿土层深度的分布规律。数值结果表明:同一土层深度处,当水深不超过1倍的土厚时,竖向位移峰值随水深的增大而增大;当水深超过1倍的土厚时,竖向位移峰值随水深的增大而减小。水平位移峰值与水深的关系基本上与竖向位移峰值相反。同一水深下,竖向位移峰值沿土深不断减小,水平位移峰值呈先减小后增加的趋势。同一水深下,竖向加速度峰值沿土深是一个不断减小的过程,水平位移峰值是一个反复增大和减小的过程。在0.75倍的土厚到基岩的范围外,水深对剪应力峰值的影响均较小。孔隙水压力峰值沿土深的分布大致是先减小再增加最后减小。     

北部湾软土吹填场地不同地下水位动力响应研究

为了探究不同地下水位的场地条件下对吹砂填海场地动力响应的影响,以广西北部湾吹砂填海场地为研究对象,基于FLAC3D软件结合前期室内试验结果建立了场地模型,进行了数值模拟分析。在此研究中着重分析地下水位的变化对场地加速度放大系数、加速度反应谱和地震液化效应的影响,为减轻吹砂填海建设场地的震害程度提供参考依据。结果表明:随着地下水位埋深的增加,地表加速度放大系数呈现出逐渐减小的趋势,地震放大作用主要集中在短周期,卓越周期也在短周期处取得;随着地下水位埋深的减小,地震波高频成分被过滤,低频成分被放大,场地特征周期与卓越周期均有增大趋势;地下水位变化对吹填沙土层液化的产生和发展具有显著的影响,随着地下水位的上升,砂土表现出更强的液化效应,并且液化现象随着地震峰值加速度的增大逐渐沿土层深部发展。     

静力作用下夯土遗址根部掏蚀失稳机制实验研究

根部掏蚀是土遗址坍塌的主要因素。关于土遗址掏蚀失稳机理已有众多研究成果,但主要基于数值模拟和理论分析,等比例进行根部掏蚀实验的研究较少。基于夯土遗址掏蚀调查研究,制作1∶1夯土墙体模型,通过墙体根部掏蚀实验和数值模拟对其失稳机制进行研究。实验结果表明:掏蚀深度小于20%时,墙体应力变化很小;掏蚀深度大于20%时,墙体出现偏应力,并且快速增大;掏蚀深度为45%时,墙体发生倾倒破坏。在实验过程中,墙体应力重分布主要发生在掏蚀阶段,掏蚀稳定后应力变化不明显;墙体倾倒破坏过程非常迅速,整体表现为刚性倾倒,从夯层根部层界面拉裂是主要破坏模式,其应力应变特征与数值模拟结果相吻合。研究成果可为夯土遗址根部保护和夯筑支顶加固提供参考依据。     

金沙江龙蟠右岸变形体的地震学研究

拟建中的虎跳峡水电站水库蓄水后距虎跳峡上游20 km处的龙蟠右岸变形体是否会突然失稳崩滑为许多人关注.本文在折射波勘探方法获得龙蟠变形体底界形态、埋深、规模的基础上，进一步利用折射波勘探已经采集的炮集记录识别的反射波、面波、折射波等来研究变形体的内部结构和弹性及非弹性参数，获得变形体内部存在纵向横向结构的依据以及面波和折射波衰减系数，进而估算了变形体介质横波和纵波的非弹性性质参数与弹性性质参数的比值分别为0000184和0000144.由此判断水库蓄水后因变形体介质大量孔隙充水，造成孔隙压增加和剪切强度降低，进而导致变形体可能发生稳定非弹性变形或滑动，但稳定变形或滑动是否会演化成突然的非稳定滑动尚缺乏资料的支持.     

Modeling Fate and Transport of Volatile Organic Compounds (VOCs) Inside Sewer Systems

Hazardous waste site investigations have shown that volatile organic compounds (VOCs) can be transported via sewer pipes and migrate into indoor spaces. Despite field data confirming the presence of this exposure pathway, there is lack of context-based numerical models that provide guidance to characterize and predict VOCs concentration in sewer gas at vapor intrusion sites. Particularly, this poses a challenge when assessing and mitigating risks associated with these exposure pathways. Therefore, a numerical model has been developed to simulate the concentration of VOCs in sewer gas in different stages throughout the sewer lines. The developed model considers various input parameters, including temperature, sewer liquid depth, groundwater depth, and sewer construction characteristics to incorporate local and operational conditions. The model's output is verified using field data from a sewer system constructed near a Superfund site. Moreover, a sensitivity analysis was conducted to evaluate the model's response to variation of the external input parameters. To the best of our knowledge, this study is the first attempt to model VOCs concentration in sewer gas, particularly to address vapor intrusion. The developed model can be used as a numerical tool to support the development of sewer assessment guidelines, risk assessment studies, and mitigation strategies.     

Width control on event-scale deposition and evacuation of sediment in bedrock-confined channels

In mixed bedrock–alluvial rivers, the response of the system to a flood event can be affected by a number of factors, including coarse sediment availability in the channel, sediment supply from the hillslopes and upstream, flood sequencing and coarse sediment grain size distribution. However, the impact of along-stream changes in channel width on bedload transport dynamics remains largely unexplored. We combine field data, theory and numerical modelling to address this gap. First, we present observations from the Daan River gorge in western Taiwan, where the river flows through a 1 km long 20–50 m wide bedrock gorge bounded upstream and downstream by wide braidplains. We documented two flood events during which coarse sediment evacuation and redeposition appear to cause changes of up to several metres in channel bed elevation. Motivated by this case study, we examined the relationships between discharge, channel width and bedload transport capacity, and show that for a given slope narrow channels transport bedload more efficiently than wide ones at low discharges, whereas wider channels are more efficient at high discharges. We used the model sedFlow to explore this effect, running a random sequence of floods through a channel with a narrow gorge section bounded upstream and downstream by wider reaches. Channel response to imposed floods is complex, as high and low discharges drive different spatial patterns of erosion and deposition, and the channel may experience both of these regimes during the peak and recession periods of each flood. Our modelling suggests that width differences alone can drive substantial variations in sediment flux and bed response, without the need for variations in sediment supply or mobility. The fluctuations in sediment transport rates that result from width variations can lead to intermittent bed exposure, driving incision in different segments of the channel during different portions of the hydrograph. © 2020 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd