动载下无筋砌体墙的应力场及裂隙分布

为探索动载下建筑物墙体失稳的力学机制,基于弹性力学理论,分析一端刚性固定无筋砌体墙受垂直地震波扰动时的应力场分布规律,得到墙体的应力解析表达式,结果显示应力特征由墙体质点振速、墙体恒载、墙体密度及其几何尺寸等因素共同决定。结合具体算例发现:墙体水平应力、垂直应力与剪应力具有不同的分布特征。水平应力值分别是剪切和垂直应力值的5倍和25倍,为墙体应力场的主控应力,其应力集中区位于刚性固定侧墙体的顶、底角,应力变化梯度为180MPa/m,且随地震强度增加,其应力场进一步向墙体刚性固定侧集中。在此基础上,基于主应力主导墙体裂隙的原则,预测了墙体张开型裂隙的分布位置、长度及角度,获得了墙体最易出现破坏失稳的部位。通过模型计算可为掌握动载下墙体力学行为提供参考。     

地震作用下不同类型夯土长城的动力响应及稳定性分析

为了研究不同类型长城在地震作用下的动力响应特征及抗震稳定性,选取了黄羊河农场段长城、金川西段长城和长城博物馆段长城作为研究对象,通过室内土工试验得到了这3段长城的基本参数,并运用Midas-GTS软件分别建立数值模型,并输入山丹—民乐6.1级地震波判断不同长城段的动力响应及稳定性。结果表明:黄羊河农场段长城加速度和位移最大值都位于墙体右上侧,墙体最大拉应力在墙体底部,整体稳定;金川西段长城加速度和位移随高度的增加而增大,拉应力最大处在掏蚀部位,在地震作用下不稳定;长城博物馆段长城在通道上部加速度和位移最大,最大拉应力位于通道周围,在地震作用下不稳定。     

地震作用下夯土城墙动力响应分析——以山丹明长城为例

2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征,基于地震现场考察结果,采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动,开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析,研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征,探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下,墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加,但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显,最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处;水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著;墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位,墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显;裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用,但随高度增加逐渐过渡为强化作用;裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应,可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。     

窗户孔洞对砖石古塔地震反应的影响

以四川省都江堰奎光塔为工程背景,采用ANSYS软件建立实体有限元模型,应用时程反应分析法分析窗户孔洞对砖石古塔塔身控制截面应力分布规律,揭示该塔在2008年汶川地震中的震害机理。结果表明:塔身10层顶(塔身双层与单层的转换处)与1层顶为主塔抗震薄弱部位。砖石古塔窗孔附近区域应力集中现象较为突出,墙体外缘的最大、最小主应力都明显高于墙体内缘,靠近窗户附近区域的应力约为远离窗户处应力的2~3倍。在垂直于地震激励方向的主塔对称轴截面上,在窗顶出现较明显的剪应力集中,因此强震时窗顶为抗震薄弱部位。     

门源MS6.9地震诱发明长城山丹段破坏机理分析

2022年1月8日青海门源发生了M_S6.9地震,造成位于低烈度区的甘肃省山丹县境内明长城墙体局部坍塌。作为国家重点文物保护遗址,其坍塌墙体距离此次地震震中114 km,地面振动强度相对较弱,因而其地震破坏机理值得深入研究。地震后,对已坍塌长城墙体进行工程地质调查、病害调查,然后结合调查结果进行理论分析与数值模拟来研究坍塌墙体震害机理。结果表明：此段长城墙体掏蚀病害发育,墙体构造裂缝暴露,尚无保护措施;坍塌墙体临近国道和便道,环境振动效应明显;墙体南北两侧风化差异性明显,北侧墙体含水率较高,夯土强度较低;墙体既有病害加剧了地震惯性力的影响,导致低烈度区长城墙体发生局部坍塌。此次地震对甘肃河西地区明长城遗址保护具有警示意义,研究结果为后期明长城抗震保护提供一定的科学依据。     

构造柱对蒸压粉煤灰多孔砖砌体抗震性能影响的试验研究

为了深入了解构造柱对蒸压粉煤灰多孔砖墙体受力性能的影响,通过对6片蒸压粉煤灰多孔砖墙与1片烧结多孔砖对比墙的低周反复荷载试验,系统研究了蒸压粉煤灰多孔砖墙体的破坏特征、承载能力、耗能能力、滞回特征及刚度退化等抗震性能。试验结果表明:构造柱对墙体的抗震性能产生显著影响,构造柱墙体耗能能力远大于无构造柱墙体,三构造柱墙体耗能能力大于两构造柱墙体;竖向压力对墙体的水平承载力影响较大,随着竖向压应力加大,墙体的抗剪强度提高,但破坏脆性加大。基于试验结果,提出了地震作用下带构造柱的蒸压粉煤灰多孔砖墙体的骨架曲线和抗剪承载能力计算方法,计算值与试验结果吻合较好。     

双层打包带加固窗间墙抗震性能试验研究

地震时砌体结构窗间墙易发生破坏,为了提高其抗震性能,对高宽比为1的2组共4片墙体,其中:2片为双层打包带加固墙体,2片为原墙,进行了拟静力试验,研究墙体的破坏形态、水平承载力、滞回曲线和耗能等抗震性能。试验发现原墙发生剪切破坏,加固后墙体发生摇摆破坏,加固改变了墙体破坏模式,加固后墙体滞回曲线饱满但有捏笼,破坏荷载、延性和耗能能力都有提高,破坏时未发生剥离,表明双层打包带加固法有效地提高了窗间墙体抗震性能,对承受较大竖向应力墙体效果更好,建议加固时要加强加固层与窗下和窗上墙体的连接。     

墙体开洞影响下房屋砖砌体结构地震易损性分析

为获取可靠的墙体开洞影响下房屋砖砌体结构地震易损性分析结果,采用ABAQUS有限元分析软件构建房屋砖砌体结构墙体模型,设置合理的墙体模型参数和数值模拟参数;对比模拟数值与以往研究的测试值,证明所构建模型参数取值合理;将截取的峰值段江油地震波作为上述模型的地震动输入,根据测得的房屋砖砌体结构的力学变化数据,分析房屋砖砌体结构的地震易损性。分析结果表明:地震情况下,随着墙体开洞率的增加,墙体荷载能力下降、墙体水平承载力增长幅度降低、墙体相对刚度退化率增加;墙体开洞数量越多,房屋砖砌体结构侧向刚度下降越快。因此分析得出墙体开洞率大、墙体开洞数量多,房屋砖砌体结构的地震易损性越显著。     

夯土长城墙体掏蚀失稳机理研究

基于明代夯土长城甘肃山丹段的野外现场调查和室内试验建立了夯土长城掏蚀墙体稳定性分析模型和动力时程分析模型,计算分析了夯土墙体在自重和地震作用下墙体的稳定系数和动力响应规律。结果表明:在自重作用下掏蚀墙体稳定系数是掏蚀深度的二次函数,山丹段墙体在自重作用下处于稳定状态,墙体最大掏蚀深度为0.778 m;山丹段墙体掏蚀深度小于极限掏蚀深度,仍能抵御8度地震作用;夯土墙体峰值加速度最大值出现在墙体掏蚀部位顶侧,比墙根峰值加速度大1.28倍。本文研究成果可为河西地区土遗址保护提供参考。     

多地震作用下密肋复合墙体抗剪承载力与可靠性指标分析

本文着重对典型墙体多遇地震作用下的承载力可靠指标进行了验算,并对影响墙体抗剪能力的各种因素进行了显著性分析。     

北祁连山东段强震间静态库仑应力变化与触发作用研究

基于Coulomb3.3软件,通过研究地震累加与单震的库仑应力变化对后续地震的触发关系,对北祁连山东段及邻区自1561年以来的9次强震静态库仑应力变化进行了研究。结果表明：对于叠加现象来说,后一地震事件除了门源地震落在应力影区外,先前地震活动对后续地震都产生了明显的触发作用,库仑应力变化在0.1~4.066 bar之间;而对于单独事件的应力变化,断层距较小的地震之间相互触发的影响较大。根据库仑应力变化和年应力累积量的比值,得出地震在没有先前地震作用下还需要的应力累积时间。最后根据大震后区域断裂库伦应力变化及断裂强震活动历史等特征,对本区未来强震地震危险性进行分析,得出本区未来地震危险区位于云雾山断裂以及天祝-景泰—古浪一带的金强河断裂上。     

应力扰动对地震周期和地震矩影响的数值模拟

利用二维有限元数值模型,结合断层滑移弱化摩擦准则对断层滑动规律以及应力扰动对其影响进行了研究．数值计算结果表明,在均匀应力分布情况下, 平面断层滑动显示出典型的特征地震规律,断层面上的应力扰动对断层滑动规律产生影响,压应力增加明显延迟地震的发生时间,并增加地震释放的能量．应力扰动发生在地震破裂临界区时的影响比在震前滑移区时的影响显著．当发生在地震滑移区时,若应力扰动足够大,则压应力增大会造成地震发生时部分动力断层被暂时锁住,使得地震释放的能量变小,但可增加后续地震的能量; 而压应力减小则可导致地震规律产生更加复杂的变化,会即时触发地震．如果应力扰动发生在一个地震周期的早期,则触发的地震较小,但可导致随后的地震提前发生; 如果应力扰动发生在一个地震周期的后期,则会触发大地震．当应力扰动位于震前滑移区或破裂临界区时,小的扰动也可能产生类似的效果．应力扰动产生越晚,这种影响也越明显．应力扰动发生在破裂临界区的影响最明显．应力扰动的影响一般主要集中在应力发生扰动后的1—2个地震周期内．后续地震基本恢复无应力扰动时的特征地震规律．      

云南省及其邻区部分中强地震应力降特征

本文用波谱的方法估算了云南省及其邻区部分中强地震的应力降,初步讨论了应力降的分布特征。并指出,不同地区不同类型的地震,其应力降也有所不同。震群地区的地震一般应力降较低,主震型的大地震往往发生在应力降高的地区,单个地震发生以后,其应力降的高低与后续地震的大小有关,这对估计地震发生的趋势有一定的的意义。     

苍山地震库仑破裂应力变化与地震活动相关性探讨

本文收集了苍山地震周围断层的几何参数和运动学参数, 选择不同的接受断层, 研究了苍山地震库仑应力变化对余震及周边断层活动的影响。 结果表明, 苍山地震正的库仑应力变化对余震活动有促进作用, 大部分苍山余震分布于库仑应力变化增加区域, 应力增加量值为0.003~0.005 MPa。 通过对比该地区苍山地震前后16年的地震资料, 发现苍山地震正的库仑应力变化对苍山断裂附近地震活动增强亦有一定的促进作用, 而对于周边其他断层, 由于距离较远, 库仑应力变化量较小, 苍山地震库仑应力变化的影响可以忽略。     

关于应力触发地震机理的讨论

应力触发地震问题的研究对于地震机理和预测具有重要的意义。 该文围绕潮汐力触发和地震应力触发问题, 简要回顾应力触发地震的野外观测与研究概况, 综述应力触发实验和模拟取得的成果, 简述新的实验结果, 并在此基础上探讨应力触发地震的机理, 分析取得的进展和存在的主要问题。     

从应力演化角度讨论龙门山区域7级强震序列对芦山地震的影响

计算包括同震静态库仑破裂应力变化以及震后黏滞松弛引起的应力变化等,可以更好地解释余震分布、地震序列等地震观测结果。在芦山地震之前,从1900年以来龙门山区域发生了4次7级以上地震,分析这几次地震的同震应力变化以及震后黏弹性松弛对芦山地震的产生的影响,芦山地震以后区域断裂带上的应力伴随强震如何演化,芦山地震与汶川地震的破裂空段呈现何种应力状态,探讨这些问题可能会为了解芦山地震震源处震前的应力状态及该区域未来地震风险评估提供一定的依据。文中采用有限元数值模拟方法,根据地质构造、速度、密度结构深部反演结果以及GPS及应力观测资料等,建立龙门山地区三维黏弹性有限元模型进行研究。模拟结果显示:龙门山断裂带南段及鲜水河断裂带的库仑应力年变化速率在研究区域中相对更高,这与研究区域的地震活动性一致。芦山地震的前4次地震,除叠溪地震外,康定、松潘、汶川等3次地震在芦山地震震中位置产生的同震库仑破裂应力变化大于0,表明这3次地震可能促进了芦山地震的发生,汶川地震的同震库仑破裂应力超过了0.01MPa,同震触发效应十分显著。震间的黏弹性松弛对芦山震源处起加载作用,从1900年以来这种持续的加载作用也超过0.01MPa,因此在模拟应力演化的时候,介质的黏弹性松弛效应不能被忽略。从库仑破裂应力的角度计算龙门山区域断层的应力演化,可以发现龙门山断裂带上汶川地震和芦山地震破裂的空段,在芦山地震之后仍然属于相对应力水平较高的区域。     

地震视应力用于震后趋势快速判定的可能性

对多次强震的地震视应力进行了计算，将各次强震的地震视应力的高低与强震发生后的后续地震的强度进行联系，探索它们之间的关系，进而提出将地震视应力用于强震震后趋势预测的可能性。对多次强震的地震视应力与其后续地震强度的关系的分析结果表明，低视应力的强震的后续地震的强度一般较低，即低视应力的强震发生后，震区发生较强的后续地震的可能性较小。     

"霍山地震窗"小震序列运动学参数时变特征研究

利用安徽及邻近地区的数字化地震资料,详细研究了“霍山地震窗口”小震序列的构造环境背景应力和视应力变化特征。结果表明,环境应力值和视应力值不仅能反映震“源”区的应力背景强弱,在距未来强震震中比较远的特殊构造部位,即素有“地震活动穴位”的地震窗口的小地震,同样能较客观反映出孕震区附近应力环境的信息,在华东中强地震前后应力状态的差异性是显著的。     

2013年7月22日岷县M_S6.6地震前后视应力研究

利用甘肃省区域地震台网提供的地震波形资料,计算甘肃东南地区2010年1月至2014年6月422个ML≥2.0地震的视应力,得到了视应力的空间分布图像和视应力随时间的变化,分析了地震前后视应力时空演化特征。结果表明:1岷县MS6.6地震发生前,ML4.0地震在震中区没有出现视应力高值分布,而ML≥4.0地震的视应力在震中区出现了视应力高值分布图像。2震中附近地区视应力地震前出现上升过程,震后这个上升过程仍在继续,这个地区未来强震危险性仍然存在,值得关注。     

地震应力产生传递与集中机制的研究

讨论得出地震应力是随着“双向应变结构”的形成而产生的;地震应力主要有压缩应力、拉疏应力及剪切应力的复杂性;地震应力的传递与集中,在本质上就是应变的迁移与应变的转换;地震应力与区域构造应力有生成关系上的联系,也有作用对象与作用目的不同的区别。