复杂地基条件下桩-土-核岛结构相互作用模型研究

合理有效地模拟桩-土-结构动力相互作用是软土地基条件下核岛厂房结构抗震适应性分析及地基处理的关键环节。以某拟建核岛厂房实际工程为研究背景,结合SuperFLUSH软件平台,以Goodman单元模拟桩与桩周土间的接触效应,采用等价线性法描述近场软土地基非线性特性,并在模型底部和侧面引入黏性边界模拟半无限地基辐射阻尼效应,从而建立土质地基条件下桩-土-核岛结构相互作用分析模型。进而,通过对原状地基和嵌岩桩处理地基条件下核岛厂房的楼层反应谱、结构节点相对位移（绝对值）的对比分析,探讨考虑桩-土间接触效应的嵌岩桩基对核岛厂房结构的影响规律。研究成果可为实际工程中类似土质地基条件下核岛厂房结构的地基处理提供参考。     

地震动和断层错动联合作用下隧道纵向响应解析解

隧道穿越地震活动断层带时可能遭受严重破坏,以内马铁路一期三标段工程为依托,对地震动和断层错动联合作用下隧道结构纵向响应进行研究。针对穿越断层破碎带的隧道结构,基于地下结构抗震拟静力法,将其简化为弹性地基梁,并将地震动和断层错动位移简化为作用在隧道上的静荷载,建立地震动和断层错动联合作用下隧道纵向响应理论模型并进行求解,利用有限元数值模拟方法验证解析解的正确性。通过解析解进行参数敏感性分析,揭示断层错动位移、两侧围岩地基系数与断层破碎带地基系数比及围岩与隧道结构刚度比对隧道结构纵向响应的影响规律。研究结果表明,断层错动位移增加使隧道结构截面弯矩、剪力峰值接近线性增加,隧道内力沿隧道纵向分布的影响范围不变,且断层破碎带界面出现了截面剪力突变;两侧围岩地基系数与断层破碎带地基系数比对隧道结构截面剪力的影响较大,在地震动和断层错动联合作用下隧道结构剪力在断层破碎带界面急剧减小;随着围岩与隧道结构刚度比的减小,地震动引起的隧道挠度减小,断层错动作用引起的隧道挠度变化范围增大,同时隧道结构内力响应明显增大。     

唐山大震前后北京大灰厂台和牛口峪台形变异常原因探讨

本文根据对大灰厂、牛口峪两台地质地貌条件和断层破碎带的物质组分和形变资料变化过程的分析,讨论了在唐山地震前后两次形变异常的特征和形成原因,认为主要是断层破碎带中含水量变化所致。     

考虑桩-土-结构动力相互作用的土质地基条件下核岛厂房地震响应分析

在有限元框架内以全耦合方式考虑群桩效应的影响,引入粘性人工边界模拟无限地基辐射阻尼效应,并采用等效线性法模拟地基非线性特征,建立了嵌岩桩-土-结构动力相互作用计算模型;基于此模型,以CPR1000核岛厂房结构为研究对象,综合对比分析原状土质地基条件下和嵌岩桩处理地基条件下核电厂房地震响应。研究结果可为类似地基条件下核岛厂房的抗震设计提供参考。     

考虑强震激励的某核岛厂房非岩性地基不同处理方案的对比研究

如何选取非岩性地基的处理方案对于不满足抗震适应性要求的核岛厂房地基而言具有重要的工程实用价值。结合国内某内陆核电不符合抗震适应性要求的实际厂址条件,给出地基处理方案评价的数值计算模型及分析过程。首先针对该核电工程实际项目,提出嵌岩桩、CFG桩及水泥土搅拌桩三种地基预处理方案,并以规范法验证处理后地基的承载力要求;进而通过建立非岩性地基条件下的桩-土-结构动力相互作用计算模型来综合考虑各方案对核岛厂房的地震响应影响,其中通过引入黏性人工边界和能量传递边界模拟无限地基辐射阻尼效应,采用等效线性法描述近场地基非线性特征,并基于上述有限元模型以全耦合方式考虑群桩效应的影响;最后从满足厂址地基适应性和经济效益两方面进行综合评价,给出针对本工程的最佳设计方案。该分析方法及研究成果可为类似条件下的核岛厂房非岩性地基处理方案的比选问题提供借鉴与参考。     

筒体-环形组合建筑结构安全措施效果研究

由于核电产业的普及、优质地基的减少以及对近断层的研究还不够全面深入,AP1000堆型三代半非能动筒体-环形组合厂房的场址可能面临近场地震动作用,并很有可能选择在非基岩场地建设,因此评估其抗震性能和可靠度十分必要。首次考虑硬土地基和水平位移限制器对结构的双重影响,针对厂房底板基础隔震措施在近场地震动作用下的效果问题,根据ATC-63选取15组远场地震动和14组近场地震动,以材料应变作为损伤指标,对比研究有无隔震装置AP1000堆型筒体-环形组合厂房的地震损伤,论证该建筑结构基础隔震措施在近场和远场地震下的不同作用效果。结果表明,所设计的筒体-环形组合厂房基础隔震措施在近场地震动作用下具有明显的隔震效果,但其效果要小于远场地震动;近场地震动下,有隔震装置厂房第四等级损伤安全度比无隔震装置厂房要小,但仍然满足有关标准的要求,因此其具有在非基岩场地下近断层区域建设的可行性。     

棋盘石隧道断裂破碎带地震动力响应分析

以棋盘石穿越断层破碎带段隧道为背景,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对棋盘石隧道在汶川波作用下的地震响应分析进行了系统研究。探讨了断层破碎带衬砌在地震荷载作用下的破坏方式,并且把数值模拟结果与汶川特大地震震害的公路隧道进行对比分析。结果表明:用松动圈折减系数法估算出衬砌最大弯矩和剪力的数值与数值模拟的结果基本一致,验证了MIDAS/GTS-NX模拟隧道地震时程分析的可行性;同时根据对有限元模型进行时程分析的结果,探讨了断层破碎带处衬砌的破坏方式,并提出合理可行的防治及加固措施。     

安丘—莒县断裂小店—大店段断层活动证据及断层泥分布特征初步研究

郯庐断裂带最新活动的断层分布于潍坊至嘉山一带, 而安丘—莒县断裂是郯庐断裂带的重要活动断裂之一。 基于地质考察、 高密度电法探测和钻孔联合剖面, 对安丘—莒县断裂小店—大店段断层活动证据及断层泥分布特征进行研究。 地质考察发现紫红色砂砾岩逆冲到全新世耕植土上方, 两者之间发育断层泥带, 断层泥内含少量角砾岩, 为全新世活动逆断层。 高密度电法探测结果表明断层通过位置电阻率差异明显。 钻孔联合剖面揭露的地层: 全新世耕植土、 全风化砂质泥岩、 强风化砂质泥岩、 碎裂岩、 断层泥带及中风化砂质泥岩。 钻孔K1和K2揭露深灰色断层泥带, 倾向西, 倾角约为74°, 厚度约为13.9 m, 与南侧出露的断层泥带产状相协调。 工作区范围内, 发育多处褶皱、 破碎带和断层泥带, 断层表现为全新世逆断层性质。     

康西瓦断裂错动对近断层隧道影响的数值模拟分析

断层错动会对近断层隧道工程造成破坏。为研究逆断层错动对近断层隧道结构产生的影响,以新疆地区拟建隧道的地质背景为依托,利用ABAQUS有限元软件,建立与逆断层走向平行的隧道结构的力学模型。针对隧道与断层破碎带的不同间距、不同断层位错量下的隧道结构反应规律和变形特征进行对比分析。研究结果表明：逆断层错动引起的隧道衬砌结构变形均发生在靠近断层破碎带一侧,随着隧道结构与断层破碎带间距的不断增大,隧道结构受到逆断层错动影响产生的竖向位移和损伤值均不断减小;随着断层位错量的增加产生的竖向位移和损伤值均增大;且受压损伤值始终大于受拉损伤值。断层错动作用下隧道结构产生损伤破坏的临界位错量为0.8 m,隧道与断层破碎带间距的临界值为30 m。     

无限元法在深覆盖层土石坝动力分析中的应用

以复杂地质条件的西藏高原地区旁多水电站实际工程为背景,探讨了有限元法与无限元法在深覆盖层悬挂式防渗墙土石坝结构非线性动力分析中的差异,分析和比较了无限元法和有限元法在西藏高原旁多水电站土石坝结构三维模型地震动响应的计算结果,验证了引入无限元法模拟西藏高原地区地基中复杂地质条件下的无限域或半无限域问题的可靠性和精确性。结果表明:在西藏高原地区复杂地质条件下,无限元法相比有限元法能量弥散现象较为明显。通过分析得到了西藏高原具有深覆盖层坝体结构地震动响应的规律性分析结果,为无限元法在西藏高原地区此类工程中的应用提供参考。     

温泉水库坝址区断裂活动性氡气测量成果分析评价

采用ＨＤＳ－１型快速数字闪烁测氡仪，对温泉水库坝址区活动断裂（带）或破碎带以及地震鼓包等进行了氡气测试。在计算与确定了氡含量、背景值、异常值及其背景值与异常值之差等有关数据资料的基础上，对１１条测氧剖面的成果进行了解释分析，从而判定出了隐伏活动断裂（带）或破碎带的空间分布位置，并分析评价了断裂（带）之间的相对活动强弱及其活动性。     

河北磁县西部山区最新地表破裂带的发现与1830年磁县7.5级地震的关系

本文介绍了磁县西部山区新近发现的最新地表破裂带。该地表破裂带近东西走向，长约７ｋｍ，由断层崖及地表沟槽组成。在地表粉末状灰岩破碎带中保存大量坚硬灰岩岩块，并见断层破碎带碎石盖在古腐植土之上。断层北盘下降，最新事件的最大垂直落差约７－１０ｍ，以正倾滑为主。个别地点断层显示左旋位移。该地表破裂带沿岔口活动断裂带分布，可认为是１８３０年磁县地震的地表破裂。     

SPECTRAL STRUCTURE OF VELOCITY INHOMOGENEITY OF CRUST MEDIUM BELOW THE SOUTHEASTERN MARGIN OF TIBETAN PLATEAU AND ITS ADJACENT REGIONS

In this paper we present results of spectral structure of crustal velocity inhomogeneity beneath the southeastern margin of Tibetan plateau and its adjacent region based on the S wave envelope broadening algorithm. The spectral structure of 8~16Hz band is selected to analyze the special character of crustal inhomogeneity and discuss the correlation between strong earthquakes and inhomogeneities. The result shows that strong and complex inhomogeneities of crustal medium are found in the southeastern margin of Tibetan plateau and its adjacent region. In the upper part of upper crust, the strong and small scale inhomogeneities are imaged in the Longmengshan fault zone and the north of the Anninghe fault zone, the weak and large scale inhomogeneites are imaged in the section from Huolu to Daofu of Xianshuihe fault zone and the south of the Anninghe fault zone. In the lower part of upper crust, strong inhomogeneites are found in the Longmengshan fault zone, Lianfeng fault zone, the north of the Anninghe fault zone and the sections from Huolu to Daofu of the Xianshuihe fault zone, weak inhomogeneites are found in the section from Daofu to Kangding of Xianshuihe fault zone. In the middle crust, strong inhomogeneities are observed in the section of the Baoxing to Dujiangyan, the Baoxing to Kangding, and Kangding to Shimian, and weak inhomogeneities are observed in the northwestern section from Huolu to Kangding, and the Lianfeng fault zone. Comparing the medium inhomogeneities with the location of the strong earthquakes, our results suggest existence of high correlation between them. Strong earthquakes are often located in the transitionary zone between the strong and the weak inhomogeneities. The spatial distribution of the strong and the weak medium inhomogeneities may be related to the broken medium from the strong movement of geological tectonic and the heat flow upwelling along active faults induced by frequent tectonic and volcanic activity.     

基于遥感和重力多源数据研究沂沭断裂带南段及周边断裂的交切关系

以沂沭断裂带南段(沂水县—郯城县)及周边地区为研究对象,收集该地区的遥感影像、数字高程模型和布格重力数据,研究区域构造地貌和地壳深部构造特征,进一步对沂沭断裂带南段与周边断裂的交切关系予以分析.研究结果显示:在遥感影像中,蒙山山前断裂和苍尼断裂的构造地貌特征明显,断裂沿线发育水系转弯、河流错断、断层陡坎、断层崖、断层三角面等地貌现象,反映了两断裂正断兼左旋走滑的活动性质,其中蒙山山前断裂向东延伸至莒南县附近,苍尼断裂向东延至郯城一带,两条断裂在地貌上均截切了沂沭断裂带;在重力细节场中,两断裂形成了不同尺度上的重力梯度带,切割至下地壳深度,在地壳浅层至深层均交切于沂沭断裂带,且交切处出现扭曲、断折、串珠状等重力异常现象,证实其在地壳深部切穿沂沭断裂带.因此,两条断裂的遥感和重力场解译结果具有明显的一致性,在地貌及深部均截切沂沭断裂带南段,使其出现分段性特征.此外,在临沭县附近发现了一条新断裂,即相庄—沙岭断裂,该断裂在地貌上呈北高南低,沿线水系发生左旋同步转弯,且在1—3阶重力细节场中形成线性梯度条带,故推测该断裂下切至中地壳深度,在临沭县附近截切沂沭断裂带交切于东地堑,并未延伸至西地堑.      

汶川地震序列早期特征及成因探讨

地震序列的特征和震型判定工作有助于抗震救灾工作的开展,对其发生成因的研究是解决地震预报难题必须面对的科学问题。汶川8．0级地震序列的初步研究表明：①余震沿龙门山断裂带分布于宽100km,长约330km的带状区域内,并侧向于主震震中的北侧;②序列发展初期有2个快速衰减过程;③序列类型为主震一余震型,最大强余震6．4级;④序列的空间演化过程,强余震震源机制结果和地震精确定位结果分析表明,序列具有分段特征;⑤8．0级地震的发震构造是龙门山断裂带,发震构造在剖面上呈现出“犁形”或“铲形”。地球物理勘探和壳、幔结构反演结果表明,自青藏高原穿越龙门山到四川盆地存在地幔阶梯,上地幔阶梯的阻挡作用使得物质东移速率减慢,并蕴积了汶川8．0级地震所需能量。地震的产生正是东西向应力平衡被打破的结果,余震沿龙门山断裂的分布是高原地壳在印度板块的推挤作用下向北北东方向的运动得以继续的表现。整个龙门山断裂带都参与了活动,龙门山断裂带北端作为断裂带的止裂端与南段同期活动。     

THE NEW ACTIVITY OF TAN-LU FAULT ZONE IN SEGMENT OF DAHONGSHAN SINCE LATE QUATERNARY

The relationship between the latest activity of active fault and seismic events is of the utmost importance. The Tan-lu fault zone in eastern China is a major fault zone, of which the active characteristics of the segments in Jiangsu, Shandong and Anhui has been the focus of research. This study takes the Dahongshan segment of the Tanlu Fault in Sihong County as the main research area. We carried out a detailed geological survey and excavated two trenches across the steep slope on the southwest side of the Dahongshan. Each trench shows fault clearly. Combining the comparative analysis of previous work, we identified and cataloged the late Quaternary deformation events and prehistoric earthquake relics, and analyzed the activity stages and behavior of this segment. Fault gonge observed in the trench profiles shows that multiple earthquake events occurred in the fault. The faulting dislocated the Neogene sandstone, black gravel layer and gray clay layer. Brown clay layer is not broken. According to the relations of dislocated stratums, corresponding ¹⁴C and OSL samples were collected and dated. The result indicates that the Dahongshan segment of the Tanlu Fault has experienced strong earthquakes since the late Quaternary. Thrust fault, normal fault and strike-slip fault are found in the trenches. The microscopic analysis of slices from fault shows that there are many stick-creep events taking place in the area during the late Quaternary. Comprehensive analysis shows that there have been many paleoearthquakes in this region since the late Quaternary, the recent active time is the late Pleistocene, and the most recent earthquake event occurred in(12~2.5ka BP). The neotectonic activity is relatively weak in the Anhui segment(south of the Huaihe River)of Tanlu fault zone. There are difficulties in the study of late Quaternary activity. For example, uneven distribution of the Quaternary, complex geological structure, larger man-made transformation of surface and so on. The progressive research may be able to promote the study on the activity of the Anhui segment of Tanlu fault zone.     

云南中甸-大具断裂上新发现的地震地表破裂带

中甸-大具断裂是川滇菱形块体的西南边界,总体走向310°—320°。近年来我们对该断裂进行了1:50000条带状地质填图,发现了断裂活动的地质地貌证据。其中,在丽江大具盆地内（金沙江右岸）沿断裂新发现一处典型地震地表破裂带,长约600m,宽120m左右,主要表现为地表挤压鼓包、挤压垄脊、张裂缝、挤压阶区等,呈NW走向,与中甸-大具断裂走向基本一致。野外工作中,我们详细记录和测量了地表破裂的破裂样式、破裂规模和相关定量数据,利用旋翼无人机测绘了地表破裂带的形态和展布,获得了高精度DEM,分析了地表破裂表现出的运动性质。在已有资料的基础上讨论了地表破裂的形成时代、归属、震级大小,简要分析了其发震断层。新地震地表破裂带的发现为进一步研究中甸-大具断裂活动特征、古地震及地震危险性提供了基础资料。     

青藏高原东南缘及邻区地壳介质散射强度变化特征

基于远震扰动场方法,利用47个数字地震观测台记录的10次远震记录对青藏高原东南缘及邻区地壳介质散射强度进行了研究.结果表明研究区内地壳介质横向非均匀性强烈,扬子块体地壳介质散射强度与青藏块体存在较为明显的差异;地壳介质散射强度梯度带与主要断裂带分布趋势一致,龙门山断裂带、安宁河断裂带与地壳介质散射强度梯度带具有较强的相关性,散射强度高值区偏向青藏块体一侧;强震震中沿散射强度梯度带分布,其震中偏向散射强度高值区一侧;散射强度呈现纵向非均匀性特征,下地壳介质散射强度高于上地壳.研究区强、弱散射强度的空间分布可能与区内强烈的地质构造运动、频繁的地震及火山活动所引起深部物质破碎、熔融及其沿断裂带的上涌与运移有关.     

鄂尔多斯块体西南定边-大罗山大地电磁剖面解释

鄂尔多斯块体定边—大罗山段大地电磁结果表明，鄂尔多斯块体内部电性结构简单，成层性好，上地幔第一高导层顶面埋深基本在１０９ｋｍ左右，相当平坦，块体内部不存在壳内高导层。而靠近大罗山处，上地幔第一高导层向上隆起，隆起最高处距地表９２ｋｍ，此处测点壳内有电性分层，但由于断裂带的切割使测点之间的壳内分层不易连接，形成不连续层。分析认为该处为深大断裂带，是鄂尔多斯块体的西部边界     

The kinematics of gouge deformation

The methods and first results of a new approach to examining fault gouge are described. Samples of undisturbed fault gouge from the exhumed Lopez fault zone in the San Gabriel Mountains, California were impregnated with low viscosity epoxy resin and sectioned to produce microscope slides. The slides were photographed using optical and electron microscopy with magnifications ranging in factors of 2 from 12.5 to 1600. At all scales, the particles appeared angular with planar faces, suggesting tensile failure. No shear zones were discernable. The particle size distribution was studied. At each magnification the particles were sorted by diameter into four classes, differing in mean diameter by factors of 2. The numbers in each class were then scaled by the characteristic class dimension. The process revealed a remarkable degree of self-similarity. Over the range examined, the fractal dimension was within 5% of 2.60.On the basis of the observations, a new model for the mechanical processes that generate gouge is offered. It is argued that self-similarity results from repeated tensile splitting of grains. Unlike earlier models that consider splitting probability to be either independent of particle size or due to the preexisting distribution of defects, we propose that failure probability depends largely on the relative size of nearest neighbors. If nearest neighbors of the same size are preferentially broken, any initial distribution of particles will tend toward a self-similar distribution having a fractal dimension of 2.58.The model allows us to outline a procedure whereby the observed comminution in a fault zone can be related to the shear strain that the zone has accommodated and propose a theoretical frequency magnitude relation for the seismic energy emitted by the fracture process.