2019年四川长宁MS6.0地震的地质构造成因——区域性构造节理贯通、破裂结果

根据野外地质调查结果并结合区域地质资料, 对2019年长宁MS6.0地震震区的地质背景和新构造运动特征进行分析后, 讨论了此次地震的发震构造并给出该地区孕震模型。基于区域地质与地震资料, 结合地表调查结果发现, 该区的新构造运动具有间歇性整体弱隆升、断裂晚第四纪活动不明显以及地震活动相对微弱等特征。此次强震的仪器震中位于长宁双河大背斜的西段, 该背斜经历了古老的NE向挤压应力场和顺时针旋转应力场的双重叠加构造作用。在大背斜的核部和翼部普遍发育了两组NW向节理和一组NE向节理, 并显示出区域性分布特征, 构成了具一定规模的构造破碎带(软弱带)。地震记录显示, 此次强震的地震序列呈现出明显的NW向线性条带, 震源机制解主要指示了NEE—NE向水平挤压应力作用的结果。结合地表构造特征可进一步推断, 长宁地震的震源破裂型式是以沿NW向破裂面发生以逆冲为主兼具左旋走滑分量的破裂过程为特征。综合分析认为, 2019年长宁MS6.0地震可能是双河背斜中的赋存超压环境叠加NE向古构造应力场和旋转应力场作用, 导致区域性NW向纵向节理发生构造强化、贯通, 并进一步破裂的结果。     

青海木里三露天井田构造特征及其与天然气水合物分布关系

通过对青海木里冻土区三露天井田三维地震资料进行处理,在岩石物理分析和地震响应特征分析模拟的基础上,获得了研究区深部构造和地震特殊处理如AVO 特征分析等结果。结果显示,该区天然气水合物的分布与构造关系极为密切,研究区的天然气水合物分布主要受构造控制。在构造发育区,断裂和裂隙发育,其内的天然气水合物分布特征明 显,这一结果与实际钻探结果亦相吻合。     

软土场地地铁车站结构地震反应特性振动台模型试验

作为地铁车站结构地震破坏机制大型振动台系列模型试验之一,开展了近、远场强地震动作用下软弱粉质黏土场地框架式地铁车站结构体系的大型振动台模型试验。测试分析了模型地基的加速度、孔压、地表震陷和模型结构的加速度、应变、水平位移反应等。结果表明：地震波在模型地基的传播过程中呈现出自下而上低频增大、高频减小的现象;强地震动作用下模型地基的基频明显降低,呈现出明显的低频聚集（放大）、高频滤波效应;模型地基的孔压比增长较小,在不同特性地震动作用下模型地基孔压比的发展过程存在较大的差异,并显示出显著的空间效应;近、远场地震动作用下模型地下结构的加速度反应存在明显差异,模型地下结构对软土地基地震动加速度反应的影响具有显著的空间效应;模型地下结构相对变形小、未出现明显上浮现象,地震动频谱特性对其侧墙的变形模式和大小存在显著的影响;模型结构中柱为地震损伤最严重部位;模型结构整体损伤情况较轻、处于非破坏状态。     

Multi-dimensional Seismic Response Analysis of Base-Isolated Frame Structure with 3D Isolator

INTRODUCTIONAs a new and effective method for withstandingthe horizontal component of earthquake motion on abuilding structure, the base isolation technique hascome to the engineering application phase ( Hu,1988). However, for some important buildings andfoundation facilities in an earthquake region, it is im portant to consider the effects of 3D aseismatic analy sis, including the vertical component, due to themulti dimensional characteristics of earthquakes (Suand …     

Ramberg-Osgood土动力非线性模型在 ABAQUS软件上的开发及应用

基于ABAQUS有限元软件开发平台,对Ramberg-Osgood土动力非线性本构模型进行了修正。通过合理的假设得出了模型修正参数?、R的取值方法和算法。滞回曲线加卸载规律符合修正后的Masing准则。并进行了三维场地地震动非线性分析,分析了不同输入峰值的地震波对土体应力-应变关系的影响,并与一维场地动力分析Shaking程序的计算结果进行了比较。分析结果表明,非线性分析时的水平位移和相对位移要大于等效线性情况下的相应位移,这表明采用何种本构关系将影响到得到的场地的地震动反应结果,因此,在工程应用时需加以合理的选择,并对最终结果做出合理的判断     

传递函数分析在边坡振动台模型试验的应用探讨

传递函数分析对获取振动系统的动力特性参数及估算动力响应具有重要意义。边坡地震模拟振动台模型试验可求算两种传函：反映边坡各点的场地地震动特征的绝对加速度传函（基于测点实测加速度时程）和反映坡体本身振动性质的相对加速度传函（基于测点与坡脚即台面间的实测加速度相对时程）。以弹性体振动方程分析和试验实测,探讨了边坡振动台模型试验中动力特性参数计算的传函选择和以传递函数对动力响应的估算,得出结论：（1）不同于机械模态分析（以绝对传函的模和虚部计算动力特性参数具有等价性）,对于边坡模型试验,绝对传函实部和模混入了台面加速度影响,以绝对传函虚部或相对传函虚部才能正确计算动力特性参数;（2）传递函数和台面输入波形Fourier谱的逐频相乘得到动力响应估算谱,与测点实测响应Fourier谱吻合较良好,这种估算方法有助于对不同地震波作用下的边坡动力响应作出总体评价,并指导模型试验中地震波形的合理选取。     

深厚饱和软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响

工程场地中透镜体对地震动具有明显的影响,且饱和场地与相应干土场地的地震响应具有明显的差别,而目前对于深厚饱和软土场地中透镜体对地震响应的影响还鲜有研究。采用有限元-间接边界元耦合法,建立饱和场地中非线性土-结构动力相互作用模型,对深厚饱和软土场地中透镜体的宽度、厚度和埋深对上部结构动力响应的影响进行了系统地分析,并着重讨论了土骨架-孔隙水耦合作用的影响。研究表明,深厚饱和软土场地中的透镜体可能会明显改变上部结构的动力响应;透镜体的宽度、厚度和埋深对上部结构动力响应有不同程度的影响,且与干土场地中规律存在明显差异;土骨架-孔隙水耦合作用对上部结构动力响应的影响显著。     

框架锚杆支护黄土边坡大型振动台模型试验研究

设计并完成了相似比为1:10的框架锚杆支护黄土边坡的大型振动台模型试验,通过加载不同波型、加速度峰值和持时的地震波,探讨了地震作用下模型边坡的动力响应规律,并对框架锚杆支护结构的抗震性能进行了评价。试验结果表明：框架锚杆支护结构加固黄土边坡的抗震效果是显著的,在进行框架锚杆支护结构抗震设计时需要输入不同的地震波来验证其可靠性。框架锚杆支护结构作用下,黄土边坡对地震波具有明显的滤波作用和频谱放大作用,边坡加速度响应具有临空面放大作用和垂直放大作用,随着输入地震波峰值的增大,PGA放大系数呈减小趋势,在地震输入加速度峰值较小的情况下,加速度响应出现“衰减”现象;在框架锚杆支护下,黄土边坡的位移得到了有效的约束,动土压力分布曲线呈现“双曲线型”变化,动土压力大小沿高程方向从坡脚至坡顶呈倒三角形分布。试验结果可为框架锚杆支护结构加固黄土边坡的抗震设计提供一定的参考。     

边界面模型在MARC中的开发实现及应用

介绍了一个简化的边界面动本构模型及其在通用有限元软件MARC中开发实现的技术。通过对循环单剪试验的模拟验证了程序的可靠性和模型的表现。基于所添加的边界面模型,对一均质场地进行了非线性动力反应分析,并和等效线性动力反应分析的结果进行了对比,表明了模型和分析方法的有效性。最后以一理想土坝为例说明了用所添加的本构模型进行土石坝非线性动力反应分析的方法,并给出了相应的结果。     

衡重式挡土墙土压力的非线性分析

通过对挡土墙土压力非线性分析方法的研究 ,推导出了衡重式挡土墙土压力计算的数解公式 ,并编制了相应的计算程序 ,一般的直线型墙背挡土墙和折线型墙背挡土墙土压力计算均可作为本文计算公式的特例。通过对一折线型墙背重力式挡土墙的土压力计算与实测结果的比较表明 ,由本文公式所得的解与实测结果很接近。     

带有复合摩擦阻尼系统的基础隔震结构分析

针对常规摩擦阻尼器的起滑力难以确定的问题,提出了复合摩擦阻尼系统（CFDS）,它由非线性硬弹簧和摩擦阻尼器串联而成。当地震较小时,摩擦阻尼器处于附着状态,非线性硬弹簧发挥作用,防止隔震层位移过大;当地震较大时,非线性硬弹簧的变形则保持不变,摩擦阻尼器处于滑动状态,通过摩擦阻尼耗散能量。建立了带有复合摩擦阻尼系统的基础隔震结构的运动方程,指出摩擦阻尼器处于附着和滑移2种状态下边界条件。据此研究了常规强震和近断层脉冲型地震动作用下复合摩擦阻尼装置对橡胶隔震结构的减震效果。仿真分析表明：安装复合摩擦阻尼系统,在显著降低隔震层位移的同时,对上部结构的层间位移和加速度均有一定的减震效果;并且,在整个运动过程中,摩擦阻尼器会在附着和滑移2种状态之间来回切换。详细研究了复合摩擦阻尼系统的３个参数对隔震结构的减震效果。结果表明：在不同地震波作用下,由于摩擦阻尼系统参数的变化导致隔震结构地震响应的变化趋势是不同的,因此最优参数的取值与输入地震波类型和地面加速度峰值有关,并且不存在使隔震层位移和上部结构加速度同时达到最小的最优参数,因此需要设定合适的控制目标以确定适当的阻尼系统参数。     

Cyclic macro‐element for soil–structure interaction: material and geometrical non‐linearities

This paper presents a non‐linear soil–structure interaction (SSI) macro‐element for shallow foundation on cohesive soil. The element describes the behaviour in the near field of the foundation under cyclic loading, reproducing the material non‐linearities of the soil under the foundation (yielding) as well as the geometrical non‐linearities (uplift) at the soil–structure interface. The overall behaviour in the soil and at the interface is reduced to its action on the foundation. The macro‐element consists of a non‐linear joint element, expressed in generalised variables, i.e. in forces applied to the foundation and in the corresponding displacements. Failure is described by the interaction diagram of the ultimate bearing capacity of the foundation under combined loads. Mechanisms of yielding and uplift are modelled through a global, coupled plasticity–uplift model. The cyclic model is dedicated to modelling the dynamic response of structures subjected to seismic action. Thus, it is especially suited to combined loading developed during this kind of motion. Comparisons of cyclic results obtained from the macro‐element and from a FE modelization are shown in order to demonstrate the relevance of the proposed model and its predictive ability. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

运用综合信息开展地震区划

运用综合信息推断基底构造格架。研究表明：地震带和地震点位于莫霍面陡度带、低速层陡度带、重力线型构造、重力环型构造以及重力线型构造交汇处;地震带和地震点与地下水、温泉、放射性铀矿的分布规律一致,同受基底构造格架控制;我国水系与线型构造关系密切,湖泊位于线型构造交汇处。利用上述研究成果开展地震区划,圈定安全区和安全岛,为我国的城市建设和重大工程建设的合理布局提供科学依据。     

挡土结构物随机地震响应分析及动力可靠度研究

本文提供了一种简单的确定性数值方法,来分析在平稳随机地震荷载作用下的结构随机地震响应及动力可靠度。该方法基于有限元动力分析软件,以单位加速度脉冲函数作为地震荷载的输入,当计算出结构的脉冲响应函数后,再运用傅立叶变换得到随机激励和结构响应之间的传递函数,由此来计算结构的均方根响应和峰值响应。基于此方法,分析了挡土结构物在平稳随机地震荷载作用下的位移、弯矩、基底水平合力、基底竖向合力以及沿墙高的土压力极值的随机地震响应及动力可靠度。从分析结果可以看出:用Kanai谱模型的计算值比欧进萍谱模型的计算值更趋保守,而把响应过程当作马尔可夫过程似比泊松过程更精确。     

盾构扩挖地铁车站结构地震反应特性振动台试验

开展了近远场地震动作用下盾构扩挖地铁车站结构的振动台试验,分析了砂土模型地基的水平位移、地表变形、加速度、土压力反应及模型结构的加速度、应变等。结果表明：模型地基-结构体系的地震响应对中低频成分发育的地震波反应更为强烈;强震作用下地铁车站结构具有明显的空间效应,地下结构的存在将会改变模型地基表面变形的分布模式。小震时模型结构中柱的加速度反应自下而上逐渐增加,而大震时其反应规律变成先增大后减小;车站结构中板的加速度反应最大、底板次之、顶板最小;小震时,同等深度处模型结构的加速度反应与模型地基土的加速度反应大小相当,侧墙的动土压力自下而上逐渐增大;大震时,模型结构的加速度反应明显大于同深度处模型地基土的加速度反应,动土压力的最大值发生在扩挖隧道的拱肩和中间部位。基于震后模型结构的宏观现象和拉应变幅值,给出了砂土地基中盾构扩挖车站结构的地震损伤演化机制。     

反应位移法在地下综合管廊抗震设计中的应用

为探讨反应位移法在地下综合管廊地震分析中的适用性及地基弹簧刚度选取和模拟方法,采用SAP2000结构有限元软件进行地下结构地震反应分析,研究基床系数、地层剪应力计算方法对结构地震响应的影响,并与PLAXIS软件的动力时程分析结果进行对比分析。结果表明：反应位移法在地下综合管廊的初步抗震计算中可优先选用;在地基弹簧刚度计算方法中,推荐使用日本公式法和常规静力有限元法,并尽量考虑土层分层情况,若一味作均匀等效化,可能导致土体动剪切模量偏大,土层均质等效计算的结构内力值与动力时程法的结构内力偏差达到-400%~-250%;建议采用SAP2000程序中实现仅受压行为的两节点缝单元+远端固定铰支座相结合的方法模拟法向地基弹簧,采用常规土弹簧单元模拟切向地基单元。     

Assessing seismic response of a 2D roller-compacted concrete dam under variable reservoir lengths

Finite element method (FEM) is effectively used for evaluating roller-compacted concrete (RCC) dams, especially in high seismicity zones. The aim of this study is to investigate the effect of various reservoir lengths on the seismic response of a selected RCC dam under strong ground motion effects. Six different reservoir lengths, the lengths varies from h/2 to 10h (h, the height of dam), are used within finite element models. The hydrodynamic pressure of the reservoir water is modelled with the 2D fluid finite elements based on the Lagrangian approach. The horizontal and vertical components of the 1989 Mw 6.9 Loma Prieta earthquake are utilized in numerical analyses. The non-linear time-history analyses of those six models are investigated by using Drucker-Prager material model. According to the numerical analysis, it is obvious that the seismic behavior of the RCC dams is considerably dependent on the reservoir length. By increasing the length, we have obtained higher displacement values, which exist until the reservoir length reaches the 3h; at increased lengths, the values remain stable. This result proposes that 3h reservoir length is adequate to assess the seismic response of RCC dams. The principal tensile stresses are relatively lower in non-linear analysis compared to linear analyses. However, the principal compression stresses are close to each other in linear and non-linear analyses. The results imply that the non-linear response is influential on the total seismic response of a dam, which cannot be neglected in numerical analysis.     

三分量地震散射波成像在天津蓟县城市活断层探测中的应用

在精细解决近地表地质问题方面,三分量地震探测技术具有明显的优势。笔者基于点散射地震—地质模型,推导出多分量散射波时距方程,在建立多分量散射波成像原理的基础上,对天津蓟县城市活断层探测的三分量地震资料进行处理。成像结果表明,基岩面的波组特征明显、构造内幕特征较丰富,而且基岩面附近的小断层发育。通过研究,基本明确了该地区基岩与第四系土层的接触关系,探明了山前断裂情况和基岩面附近的地质结构特征。     

基于饱水页岩地震频段岩石物理测试的地震响应频散特征分析

页岩储层由于骨架和孔隙结构的微观非均质性,能够在地震频段内引起波诱导的孔隙流体流动相关的弹性频散和衰减,但声波测井和实验室超声实验测量频率段远超地震频段,不可避免产生测量速度和衰减差异。这里基于澳大利亚惠灵顿地区的页岩岩心在干燥和水饱和条件下地震频段的弹性和衰减测量结果,考虑频变反透射系数和衰减对地震波反射的影响,针对不同层厚的页岩储层开展地震响应计算,并利用Wigner-Ville分布时频分析技术讨论了页岩频散、衰减性质及层厚对其地震响应规律的作用。对于无明显速度频散和衰减的页岩储层,顶、底反射振幅的频变属性受调谐效应控制,主要呈现出低频异常和陷频特征;而对于速度频散和衰减强烈的储层,顶、底反射振幅的频变属性同时受到调谐效应与储层本身频散衰减性质的作用。干燥和含水页岩储层地震响应的频变性质差异有助于加深对含流体页岩地震响应特征的理解,而基于地震频段实测数据正演和时频分析技术,对于提高页岩的地震勘探精度和流体识别具有重要的作用。     

Modeling the seismic response of basin-edge structure by a sequential waveform method

A sequential waveform method is developed to simulate the seismic response of basin-edge structure excited by a plane incident P-wave. The full procedure involves: (a) a previous parameterization of the investigated model using the seismic wave velocities and depths of the sedimentary stratifications; (b) an input motion determined from the records at stations installed on hard rock; (c) forward computation of the P-SV elastic wave field by means of a two-dimensional finite difference (FD) method; (d) the optimization of the model vector using simulated annealing technique and comparing the simulated seismic response of the tested structure with the observed wave field; (e) the correction of the initial model by trial-and-error by testing the differences between synthetics and observed data, and (f) the final solution obtained by iteration using the conjugate gradient algorithm. The search of an optimal basin-edge model has been parallel processed by varying the shapes and velocities of strata on the basis of the fitting of relative timing, amplitude and phase between the output and the observed data. The input motion and sensitivity have been checked and the validity of the method has been demonstrated by numeric analysis. Using the teleseismic records generated by 7 earthquakes recorded at 26 broadband seismic stations, we have studied the seismic velocity structure of the southern edge of the Jiyang depression located in the Bohai Bay basin, northern China. Two cross sections show an agreement between the velocity results and the geological sections available in the region. In addition, we obtain evidence of three hidden faults under the sections and features that suggest major extensions at the Paleogene.