珙县低山区不同震源作用下斜坡地震动响应

在宜宾市珙县五同村布设斜坡地震动监测仪器,采集兴文县3.1级、珙县4.5级及长宁县4.6级地震数据。对监测剖面上1^#、2^#监测点采集到的珙县余震地震动响应数据进行滤波和校正处理,对比分析震级、高程、方位等因素对斜坡造成的地震响应后认为：1）当地震波的半波长与山体某些特定部位之间的距离接近时,斜坡地形与地震波的波峰产生耦合作用,地形放大效应显著,达到参考点的2.765倍,此处山体更容易产生较大幅度的摇晃,造成山体地质灾害;2）分析珙县4.5级与长宁县4.6级地震得出,当地震波沿特殊部位（如山脊等）传播时,地震加速度及阿里亚斯强度更加显著;3）分析地震加速度变化得出,在地震荷载作用下,随着震级的增大,斜坡的加速度响应也会增大;4）随着高程和震级的变化,监测点的地震加速度和阿里亚斯强度随之变化,高程和震级对斜坡的地震动响应具有放大效应;5）在高程和微地貌的耦合作用下,斜坡地震加速度也具有明显的放大效应。     

四川珙县下软上硬山岭地貌斜坡地震动响应特征

强震中下软上硬坡体同震崩塌发育, 为了揭示这类坡体地震动的响应特征, 在珙县五同村安置了强震监测仪, 对斜坡表面和不同岩性的地震动响应进行监测, 并记录到不同方位、不同震中距的2次地震。研究表明: ①地震动响应规律有极强的方向性和距离性。2次地震相距监测站台的方向和距离不同, 使Ms 4.0级地震的峰值加速度和阿里亚斯强度反而比Ms 3.2级地震小。②0~30 Hz的地震波在低地山岭的高陡临空面附近有放大效应。1#监测点的主频小于3#与5#监测点, 3#监测点的主频最高。5#点的幅值范围为0.018~0.055 m/s-2, 3#点幅值范围为0.036~0.087 m/s-2, 3#点相较于5#点, 其三向最高幅值同比放大了1.58~2.0倍。③泥质砂岩的主频为4.8~8.4 Hz, 灰岩的主频为5.5~21.4 Hz, 不同的岩层共振频率不同, 灰岩对地震波的选频放大效应强于泥质砂岩。④地震波在不同高程的山岭斜坡部位具有选择放大作用, 在一定范围内高程越大地形放大效应越明显。      

四川珙县M_s 5.4级地震斜坡地震动响应特征

四川珙县M_s 5.4级地震是长宁M_s 6.0级地震第三大余震,在震中区诱发了多处滑坡和崩塌,研究坡体不同部位地震动响应特征对地震地质灾害预测和防治意义重大。通过在距离震源近的斜坡不同位置布置监测点,获取地震动参数及相关变化规律,对研究区域的坡体进行稳定性分析和研究。结果表明:地震在南北向的放大效应大于东西向,覆盖层土体最大位移达到了7.42 mm,与地震时南北向晃动强烈吻合;对比分析各个监测点的峰值加速度(PGA)、阿里亚斯(Arias)强度,覆盖层土体比高位基岩的放大效应显著;基岩地震波以低频为主,卓越频率为2～5 Hz,随着高程的增加对高频的地震波有过滤作用,在山顶3~#监测点的阿里亚斯强度比山脚1~#监测点(参考点)放大数倍,地震动能量强;通过该区域的抗震设计反应谱与监测反应谱对比分析,可以得出覆盖层土体和高位基岩地震动强烈,前者的宏观表现为覆盖层土体上老旧房屋毁坏严重,后者为高位基岩坡体滑坡和崩塌。     

兴文MS5.1地震震裂斜坡地震动响应特征

通过对宜宾珙县震裂斜坡上的3台地震动监测仪器记录到的2022-04-06宜宾兴文M_S5.1地震地震波传播数据进行滤波和基线校正,分析时程曲线、傅里叶频谱和加速度反应谱。结果表明：1)本次地震持时短、幅度小,2^#和3^#监测点S波持时较1^#监测点长2～5 s; 2)傅里叶频谱显示,水平方向低频衰减、中高频放大、频带变宽,垂直方向变化不明显;3)以1^#监测点为参考,2^#和3^#监测点峰值加速度(PGA)放大系数为1.17～3.05,阿里亚斯强度(AI)放大系数在EW和UD向为4.43～7.59,3^#监测点NS向可达18.86;4)对比分析芦山仁家村(非震裂斜坡)监测剖面,认为珙县震裂斜坡存在放大效应。     

基于流固耦合理论的巴东黄土坡滑坡地震响应研究

为研究三峡蓄水对湖北巴东黄土坡滑坡地震稳定性的影响,基于流固耦合理论建立二维有限差分数值模型。在计算无水(蓄水前)及有水(175 m实验性蓄水)条件下滑坡体场地地震动、应力响应及孔隙水压力差异特征的基础上,进一步给出滑坡体安全系数时程,探讨在蓄水与水库地震共同作用下的滑坡体稳定性及成因机理。结果表明：1)无水条件下滑坡体上硬层与下硬层的地震动峰值加速度放大系数约为1.33及3.31,具有显著的场地放大效应及软弱夹层消能减震作用;2)瞬时地震荷载下,由于滑坡体上下硬层之间非协调性变形与非快速排水的共同作用,软弱层超孔隙水压力快速形成,并呈现出阶段性积累上升趋势,伴有瞬时放大特征。     

基于流固耦合理论的巴东黄土坡滑坡地震响应研究北大核心CSCD

为研究三峡蓄水对湖北巴东黄土坡滑坡地震稳定性的影响,基于流固耦合理论建立二维有限差分数值模型。在计算无水(蓄水前)及有水(175 m实验性蓄水)条件下滑坡体场地地震动、应力响应及孔隙水压力差异特征的基础上,进一步给出滑坡体安全系数时程,探讨在蓄水与水库地震共同作用下的滑坡体稳定性及成因机理。结果表明:1)无水条件下滑坡体上硬层与下硬层的地震动峰值加速度放大系数约为1.33及3.31,具有显著的场地放大效应及软弱夹层消能减震作用;2)瞬时地震荷载下,由于滑坡体上下硬层之间非协调性变形与非快速排水的共同作用,软弱层超孔隙水压力快速形成,并呈现出阶段性积累上升趋势,伴有瞬时放大特征。     

丘陵地貌区斜坡强震动响应特征——以四川省长宁县为例

前人对高山峡谷地貌区高位斜坡动响应研究较多,但对低山、丘陵地貌区斜坡强震动响应研究很少。并且,研究这类地区顺倾斜坡的地震动响应对揭示长宁M_s 6.0级地震丰富的次生山地灾害动力机理具有一定意义。在四川省长宁县丘陵地貌区典型顺倾斜坡不同部位安置强震监测仪器,捕捉到40多次余震,通过SeismoSignal软件处理典型余震数据,分析峰值加速度、阿里亚斯强度、傅里叶频谱、加速度反应谱,进而采用水平/竖直向谱比法分析局部场地效应,最后对比分析低山、丘陵地貌区与高山峡谷地貌区的斜坡动响应。结果表明:坡顶峰值加速度可达4.171 m·s~(-2),最大位移可达0.008 05 m,当峰值加速度大于1.0 m·s~(-2)时,阿里亚斯强度出现陡增的趋势;局部地形的放大效应使得地质灾害以沿山脊的裂缝及小型崩塌为主,在低频2～5 Hz处,斜坡中上部易发生山体共振。以上研究揭示了砂、页岩顺倾斜坡高位放大效应,为地震山地灾害易发性区划提供地震监测资料。     

浑厚山体随高程增加由表及里地震动响应研究

为探究浑厚山体不同高程由表及里地震动响应规律,以冷竹关山体为例,采用离散元软件建立地形与风化介质组合模型,并从底部边界输入汶川地震波信号,研究该山体两侧边坡的内外动力响应规律。结果表明,随着高程的增加,靠大渡河一侧边坡坡体内与坡表的加速度放大系数均表现出先增大后减小的节律性变化,在近坡顶时增大较快并达到最大值;靠近瓦斯沟一侧边坡坡表受地形起伏的影响,加速度放大系数存在凸坡放大、凹坡减小的特征;相同高程,随边坡由表及里深度的增加,加速度放大系数表现为逐步减小,当距坡表150~200 m时放大曲线趋于平缓;随高程的增加,加速度放大系数由表及里的减小速度变缓,且放大曲线收敛平缓的深度增大;随岩体风化程度的增加,岩体介质波速降低,共振效应使得加速度响应增大,与此同时,斜坡地形与介质组合效应使得坡表峰值加速度放大系数在2.0附近。     

基于强震记录的唐山5.1级地震强地面运动特征及局部场地效应分析

利用京津冀地区214个强震台捕获的2020-07-12唐山市古冶区5.1级地震加速度波形记录,统计分析记录数量随震中距变化的特征,绘制峰值加速度等值线图。将近场6个土层台记录的线弹性反应谱与我国抗震设防反应谱进行比较,采用传统谱比法分析近场局部土层对地震动的放大作用。将观测的谱加速度与国内常用的几种地震动预测模型进行对比,计算其归一化残差,研究中、远场局部场地条件对地震动幅度和主要作用周期的影响,给出各周期谱加速度的空间展布,并结合场地环境分析中场地震动被显著放大的原因。     

云南地区非弹性衰减系数及场地响应研究

利用2011～2015年云南区域地震台网的数字波形资料,选取互相衔接的3段几何衰减模型,运用基于遗传算法的Atkinson方法反演云南地区的介质品质因子Q(f),得到云南地区Q值与频率的关系为Q(f)=193.8f0.528。采用Brune的ω平方模型约束震源位移谱,使用Moya方法联合多台多地震数据计算得到46个台站的场地响应。结果显示,岩石台基对地震波信号在不同频段的放大作用并不相同,云南地区场地响应总体存在明显的低频放大、高频衰减现象,在卓越频段1～4 Hz场地放大倍数大多在1～10倍,而在高频段（10 Hz以上）场地的衰减大多在0.05~1倍。     

Calculation of landslide occurrence probability in Taiwan region under different ground motion conditions

In this study, Bayesian probability method and machine learning model are used to study the real occurrence probability of earthquake-induced landslide risk in Taiwan region. The analyses were based on the 1999 Taiwan Chi-Chi Earthquake, the largest earthquake in the history in this Region in a hundred years, thus can provide better control on the prediction accuracy of the model. This seismic event has detailed and complete seismic landslide inventories identified by polygons, including 9272 seismic landslide records. Taking into account the real earthquake landslide occurrence area, the difference in landslide area and the non-sliding/sliding sample ratios and other factors, a total of 13,656,000 model training samples were selected. We also considered other seismic landslide influencing factors, including elevation, slope, aspect, topographic wetness index, lithology, distance to fault, peak ground acceleration and rainfall. Bayesian probability method and machine learning model were combined to establish the multi-factor influence of earthquake landslide occurrence model. The model is then applied to the whole Taiwan region using different ground motion peak accelerations(from 0.1 g to 1.0 g with 0.1 g intervals) as a triggering factor to complete the real probability of earthquake landslide map in Taiwan under different peak ground accelerations, and the functional relationship between different Peak Ground Acceleration and their predicted area is obtained.     

秦皇岛市工程场地地面运动峰值加速度预测

工程场地地面运动峰值加速度是强震区城市发展规划、抗震防灾的重要依据,也是工程建筑抗震设计的基本参数。本文在研究秦皇岛市区域地震地质环境和地震活动规律的基础上,确定了区域潜在震源区及相应的地震活动性参数。将该市工程场地划分为规则网格,采用地震危险性分析的概率方法,计算出各场地在各不同年限内所遭受到的不同地震危险性概率水平。最后,编制出了供一般工业与民用建筑设计使用的,按50年10％给定概率水平的秦皇岛市地面运动加速度预测图。     

青海门源6.4级地震兰新高铁沿线强震数据分析

基于2016-01-21青海门源6.4级地震,通过分析高铁沿线台站强震数据的峰值加速度、峰值速度和仪器烈度值表明,将实时仪器烈度值作为高铁地震监控系统的报警参数受场地条件影响较小。利用沿线台站近高铁和远高铁监测点的谱比值来解释局部复杂场地条件对峰值加速度的影响,通过比较台站计算与设计的反应谱来预测高铁地震台站附近的桥梁震害情况。     

Seismic response of cracking features in Jubao Mountain during the aftershocks of Jiuzhaigou Ms7.0 earthquake

Jiuzhaigou is a world-heritage site located in the plateau area of Northwest Sichuan Province,China. Serious slope failures in the epicentral area were triggered by the Ms7.0 Jiuzhaigou earthquake occurred on August 8, 2017. The source areas of the hazards are usually concentrated near ridge crests,revealing the possible occurrence of ground motion amplification phenomena. To explore the role of the amplification of ground motions in the formation of earthquake-triggered slope failures, two seismometers were installed, on the next day after the main shock, at the bottom of the slope of Jubao Mountain near the seismogenic fault. The two monitoring sites are located at elevations of 1414 m(J1) and 1551 m(J2, the top of the mountain). Five aftershocks were recorded by the monitoringinstruments. We compared the mean levels of the peak ground acceleration(PGA) observed at different locations, and investigated the directional variations in the shaking energy by analyzing the polar diagrams of the Arias intensity(Ia). Then, in order to identify the directional resonance phenomenon and their frequencies and amplification coefficients, we examined the horizontal-to-vertical spectral ratio(HVSR) and the standard spectral ratio(SSR). Polar diagrams of the Arias intensity(Ia) indicated that the site response of Jubao Mountain showed a pronounced directivity(in the EW direction) with shaking maxima near the hill top oriented orthogonally to the elongation of the relief. We observed an obvious resonance phenomenon at site J2 at relatively low frequencies(2.5-9 Hz) and very weak spectral amplifications at site J1 at high frequencies(5-15 Hz), which suggested that the predominant frequency of monitoring site J2 was obviously attenuated and that the difference in the spectra was related to the influences of the local-scalesite conditions of the whole mountain. The results of spectral ratio analyses(HVSR and SSR) showed that the direction of resonance was concentrated around an EW orientation, and the amplification factors near the hill top were larger than 2. It suggests that geologic factors also play a significant role in the anisotropic amplifications affecting the tops of slopes besides the topographic effects.     

Seismic response of the Lengzhuguan slope during Kangding Ms5.8 earthquake

In order to investigate the role of the amplification of peak ground acceleration(PGA) in seismic landslide formation mechanisms and study how earthquake waves interact with rock structures, a few strong-motion seismometers are installed at various locations on both sides of the Lengzhuguan gully. Five strong-motion seismometers were triggered at different depths in a tunnel at the same altitude during the Kangding Ms 5.8 earthquake on November 25 th, 2014. The data reveal that the horizontal peak acceleration(PGA_H) at each site decreased with increasing site depths. The PGAH at the deepest monitoring site(99 m from the tunnel entrance) was approximately half that of the outermost site. The amplitude of the acceleration response spectrum was also attenuated from the entrance inwards, the dynamic magnification factor(β) of the standard acceleration spectrum was less than 3.5, and rate of change was the same as that for the amplitude acceleration response. The Fourier spectra of each monitoring site also decreased from the outside inwards, and the components of the Fourier spectra were more complex at the surface.     

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土的天然密度对地表地震动参数的影响

选择3种不同强度的人造地震动加速度时程作为基岩地震动输入,采用一维土层频域等效线性化波动方法进行土层地震反应分析,研究两种不同土性的土层剖面,在一定范围内土的天然密度变化对场地地表地震动参数的影响,分析了峰值加速度和反应谱特征周期的变化趋势。结果表明,地表峰值加速度与土层的天然密度存在负相关关系,土体的天然密度增大,地震动峰值加速度逐渐减小。地表加速度反应谱特征周期与土体密度的变化相关关系不明显。     

基于GeoKSCloud的地震影响场分析云服务研究——以福建省为例

地震发生后处于不同地震烈度区域的地物受灾程度不同。快速准确地获取地震影响或波及范围内地震烈度空间分布,是震后应急救援的重要依据和主要参数。依托云计算技术,以云服务方式构建地震烈度速报系统,提供可扩展、可配置、开放透明的地震影响场分析应用服务,将是我国烈度速报系统研究开发与应用中的一项新技术和发展趋势。本文依托研究小组自主研发的地理知识云服务系统GeoKSCloud,以福建省为研究区域,在提出适用于福建省地震烈度衰减关系与地震动峰值加速度场地校正方法的基础上,开展了地震影响场分析云服务系统的设计与实现工作,分析了地震影响场分析云服务的运行机制和服务组合工作流;实现了地震烈度衰减关系计算方法、场地放大因子校正方法、网格点场地类别属性获取、网格点沿地震衰减长短轴方向的坐标变换等相关原子服务的云服务封装,以及支撑数据云存储、网络地理信息系统的云服务门户的开发与集成;最后,以1604年发生在泉州近海7.5级大地震为震例,在云服务门户进行了全省范围内所有等间距网格点地震峰值加速度(基岩PGA和地表PGA)的计算、插值,并进行计算结果与实际调查数据的对比分析。结果表明,因充分考虑了具体场地的放大效应,构建的地震影响场分析云服务,不仅较传统单凭地震烈度衰减关系确定地震动峰值加速度方法更加精细化,而且提供的服务与传统的网络服务相比具有可扩展、可配置、开放透明等明显优势,可为我国烈度速报系统研究与应用提供一个共性技术与支撑服务平台,创新地震烈度速报的运营模式。