断层带及其周围块体系统的非连续运动变形模拟

从工程块体系统非连续变形分析的基本理论出发 ,在严谨的运动学、力学基础上 ,给出了利用大地测量数据 (包括空间大地测量 ,跨断层测量 ,形变测量等 )分析断层带及其周围块体系统非连续运动变形的基本方程和方法。此方法除具有有限单元法的优点外 ,还能根据具体情况采用各种形状的弹性块体划分 ,对不同的断层和块体间的接触、滑动、张开选取不同物理参数 ,并把系统的大位移和大变形视为小位移和小变形的迭加。文中给出了计算公式和正反分析算例。     

对青藏东北缘现今块体划分、运动及变形的初步研究

利用2维非连续变形分析方法（DDA），以位移代替围压作为边界约束力，研究青藏东北缘现今块体划分及其运动变形。根据该地区地质构造及地震活动，以GPS点测量位移作为模拟结果约束点，得出了较合理的块体划分模型和随时间演化的主应变分布图，并把应变高值区与近几年来发生的5级以上地震作对比，得出了研究区内地震危险性可能较大的区域。另外，对模拟的甘青块体与阿拉善块体的边缘带断裂左旋运动做了大概计算。     

GPS约束下陇西地区断裂带现今滑动速率的非连续接触模拟研究

以中国地壳运动观测网络1999、2001、2004和2007年4期GPS观测数据为边界条件,使用非连续接触有限元技术构建陇西块体二维有限元模型,在摩擦系数不确定性分析基础上,计算区内主要断裂带滑动速率。结果表明,现今地壳形变运动状态下陇西块体的北东向运动在海原断裂附近受到鄂尔多斯块体、阿拉善块体阻碍,陇西块体周缘的海原断裂带、老虎山断裂、西秦岭北缘断裂呈现左旋走滑特征,滑动速率为3.5 mm/a、2.2 mm/a和1.9 mm/a,说明在青藏高原推挤作用下以上关键部位正在进行快速的构造应变积累。     

玛多MW7.3地震同震滑动分布的三维有限元模拟分析

首次构建2021年玛多M_W7.3地震三维有限元模型,分析同震滑动分布特征。首先解算高精度GNSS同震形变观测数据;然后建立玛多地震三维有限元模型,并用弹性半空间Okada模型验证其准确性;最后以40个近场和远场GNSS同震形变观测数据为约束,利用最小二乘法反演玛多地震同震滑动分布模型,从而模拟同震位移。结果表明,玛多地震引起的破裂主要分布在野马滩和黄河乡附近,最大滑动值约为3.4 m。该结果与现场考察结果一致,能够很好地解释GNSS同震形变观测数据。     

岩体动态应力在地震机理中的作用研究

根据冲击动力学理论,采用三维动态有限元方法,模拟研究了地壳中的冲击波对地震触发的影响,自然界中随机载荷产生的冲击波导致了库仑应力的减小,引发块体间（或块体内）的错动,因而在地震的触发中,动态应力起很大的作用。     

台阶式双面加筋路堤地震响应规律研究

双面加筋路堤是一种较为新型的路堤形式,由于其优良的抗震性能而被越来越广泛地运用于道路建设工程中,而很多双面加筋路堤因工程建设需要分级设计为台阶型。然而国内外对该结构的抗震规律及性能的研究较少,且各类规范并未针对性提出明确的抗震设计方法。在前人的研究基础上,应用非线性动力有限元法分析了双级台阶式双面加筋路堤在地震作用下的响应特性。对填土应用小应变硬化土模型进行了模拟,在模型中考虑了模块面板间以及面板与土体之间的动力作用。为了深入理解加筋土结构的地震动力响应规律,选取了世界各地一类场地上的18条地震动作为地震输入,这些地震动的频谱特性和强度均有较大区别,但是地震的峰值加速度均调幅为0.4g(g为重力加速度)。结果表明：合理的台阶设置能有效减小结构震后变形,提高整体抗震稳定性;台阶式双面加筋路堤的地震位移模式主要受输入地震动频谱特性和结构自振频率性质的共同影响,台阶宽度的变化改变了结构质量及刚度的分布,一定程度影响了结构的振动形态。本研究建立起结构整体筋材最大拉力与输入地震动Arias强度(I_A^input)、地震持续时间T_d、...     

利用非连续变形数值方法研究块体运动及其应力场初探

依据非连续变形数值分析方法 (DDA法 )的基本理论 ,提出利用地壳形变观测资料解算块体运动及其应力场的“位移载荷法”,给出了相应的计算公式。根据断裂分布格局建立华北不连续块体模型 ,利用经过重心基准变换的华北 GPS网观测资料计算了块体的运动方向 ,结果与观测资料比较吻合 ,块体视应力场的计算结果反映了本区的应力场状况。初步研究表明 ,DDA是一种值得进一步深入研究的新方法。最后对存在的问题和应用前景作了阐述。     

河套地震带中小地震的震源机制测定及应力场特征

运用振幅比和CAP方法测定224次地震的震源机制解,进行归一频度统计和震源机制类型时空分析,以考察河套地震带的应力场在模式转换和应力作用方式两方面的变化形态。河套地震带的压应力方位在北东向存在优势分布,张应力方位在北西向存在优势分布,滑动角主要分布在近水平方向,应力场整体表现出继承性运动特征,表明水平剪切拉张运动总体控制了带内断裂的作用模式而多产出走滑型地震,并贯穿整个研究时段,属稳态应力作用模式。在太平洋板块向西俯冲和青藏块体向北运移的联合作用下,河套地震带两侧的阴山隆起和鄂尔多斯块体作相对旋性扭动,最终驱使带内众多北东-近东西向展布的断裂产生水平旋性剪切,构成相对稳定的应力场演化模式。     

“6.1”芦山地震作用下宝兴新华村滑坡动力响应与失稳过程离散元模拟

斜坡浅表层是各类地震地质灾害发育的潜在破坏位置,坡面形态和坡体结构往往造成斜坡动力响应及破坏的复杂化。为探究不稳定斜坡浅表潜在滑动层动力响应特征与失稳过程,以芦山M_s6.1级地震触发的新华村滑坡为例,基于现场调查采用离散元方法建立了二维计算模型,分析了该斜坡潜在滑动层及坡面形态的动力响应特征并对其失稳过程进行了模拟。结果表明：(1)斜坡浅表潜在滑动层具有强烈动力放大效应;(2)微地貌对于潜在不稳定斜坡坡面的放大效应具有明显的影响,浅表潜在滑动层水平向及竖直向加速度在凸出部位的放大效应显著,凹陷部位相较于凸出部位放大效应较低;(3)研究揭示新华村滑坡在微地貌的作用下凸起地形呈现先于凹陷地形遭受破坏,其失稳过程分为震动放大局部震裂-凸出地形破坏-凹陷地形破坏-完全破坏整体下滑-重力堆积5个阶段。该研究结果有助于提升防灾人员对地震诱发潜在不稳定斜坡失稳的认识,为防灾减灾提供理论和数据支撑。     

地震动输入方向对结构扭转振动的影响

选取2009年姚安MS6.0、2014年鲁甸MS6.5地震的水平结构强震记录进行谱分析,结果均显示17 Hz、2.1 Hz为该结构第一、二振型的自振频率,且第二振型出现扭转现象。对比两次强震记录发现,鲁甸MS6.5地震作用下结构的扭转振动远超姚安MS6.0地震。利用SAP2000建立该结构的有限元模型,分别以实际入射角度输入场地强震记录并进行时程分析,其结果与强震记录谱分析结论一致。由于输入地震动的强度、频谱相近,因此判断其输入方向是影响结构平面扭转振动的主要原因。     

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Shaking table tests and numerical simulation of dynamic properties of underground structures

It is considered that the damage of the underground structures caused by earthquakes is minor for a long time. However, the catastrophic damages induced by several recent earthquakes ( e. g. Kobe earthquake in 1995) revealed that the study on the dynamic properties of the underground structures is indispensable. The dynamic behavior and damage mechanism of underground structure are analyzed by using shaking table tests ( both shallow- and deep-buried) and numerical simulation ( 3D FEM) including horizontal and vertical input motions, individually and simultaneously. From the results, the underground structure collapsed due to strong horizontal forces although vertical deformation is not negligible. The vertical excitation increases the response of structure, especially the stress and shear stress at the upper section; the soil influenced the property of soil-structure system. In the same excitation, the response in shallow-buried test is larger than deep case. Both overburden and vertical earthquake play important roles in the response of structure and those are two critical aspects in the design of the large-span underground structures, such as subway stations.     

Seismic deformation and seismic resistance analysis of Shapai Roller Compacted Concrete Arch Dam based on field monitoring and dynamic finite element method

Shapai Roller Compacted Concrete(RCC) Arch Dam is the highest RCC arch dam of the 20th century in the world with a maximum height of 132m,and it is the only concrete arch dam near the epicentre of Wenchuan earthquake on May 12th,2008.The seismic damage to the dam and the resistance of the dam has drawn great attention.This paper analyzed the response and resistance of the dam to the seismic wave using numerical simulations with comparison to the monitored data.The field investigation after the earthquake and analysis of insitu data record showed that there was only little variation in the opening size at the dam and foundation interface,transverse joints and inducing joints before and after the earthquake.The overall stability of the dam abutment resistance body was quite good except a little relaxation was observed.The results of the dynamic finite element method(FEM) showed that the sizes of the openings obtained from the numerical modeling are comparable with the monitored values,and the change of the opening size is in millimeter range.This study revealed that Shapai arch dam exhibited high seismic resistance and overload capacity in the Wenchuan earthquake event.The comparison of the monitored and simulated results showed that the numerical method applied in this paper well simulated the seismic response of the dam.The method could be useful in the future application on the safety evaluation of RCC dams.     

2017~2018年山东长岛震群双差波速比特征分析

通过限定震群集中区范围,剔除同一台站记录的震中位置相近且具有相同路径的地震波,使用双差波速比两次差分的方法,对2017~2018年长岛地区发生的2个震群的波速比值开展特征分析。通过对震相数据敏感性分析得出,双差波速比方法对Pg波到时较为敏感,资料处理时需要将Pg、Sg波震相误差分别控制在0.02 s和0.20 s以内。最终分析结果显示,长岛震群波速比值在1.69~1.78范围内波动,波速比变化与震群活动过程密切相关;震群几次较大余震发生前,波速比呈现低值状态;主震和余震的波速比变化存在差异,可能反映二者发震机理有所不同。     

Seismic Response Analysis of Portal Water Injection Sheet Pile

1 Introduction The portal water injection sheet pile (PWISP) is a new type of space-retaining structure developed for the Shengli Oil Company. It was developed based on the combination of the practical needs of hydraulic projects and the technical principle of jet-drilling in the oil indus-try and has been successfully used for disaster prevention and hydraulic projects (Guo, 2002, 2005). It consists of the double-row parallel-prefabricated reinforced concrete sheet piles and the connectio…     

茅山断裂带及邻区精细速度结构的双差层析成像研究

选取2008~2018年茅山断裂带及周边82个测震台站记录到的516个近震Pg、Sg到时数据,采用双差地震层析成像方法对茅山断裂带及邻区进行地震重定位和三维P波速度结构的联合反演,并分析溧阳历史上两次破坏性地震与速度结构的关系。结果表明,地震重定位后残差显著降低,研究区大部分地区横向分辨率可达0.2°。P波的速度结构横向差异变化比较明显,反演后的速度与初始速度模型之间的变化率基本在±10%左右。茅山断裂带两端呈现高速特征,中段表现为低速结构。溧阳震源区1974年MS5.5地震发生在深变质岩系内的低速层上,而1979年MS6.0地震发生在深变质岩系与浅变质岩系边界上,这两次地震的发震原因可能与具有塑性流变特性的低速体和速度梯度较大的转换复合位置容易产生应力集中有关。     

基于PhaseNet的地震信号自动处理方法准确性分析

利用一种深度学习地震信号检测方法（PhaseNet模型）检测甘肃省岷县MS6.6地震序列,根据地震震相关联技术和绝对定位Hypoinverse方法构建AI检测目录,对比人工分析地震目录和震相报告,分析AI自动处理地震事件的误差范围。结果表明,AI技术能够实现85.5%的人工工作量,定位误差在20 km范围内呈正态分布;在低震级地震事件检测中,AI方法也发挥了显著能力。相比于人工处理方法,AI方法稳定性好、不依赖个人经验、分析速度快,在大震后的地震目录快速产出中能发挥关键作用,可提高地震分析能力、节省人力成本。     

Shaking table tests and numerical simulation of dynamic properties of underground structures

It is considered thai the damage of the underground structures caused by earthquakes is minor for a long time. However, the catastrophic damages induced by several recent earthquakes （e. g. Kobe earthquake in 1995 ） revealed that the study on the dynamic properties of the underground structures is indispensable. The dynamic behavior and damage mechanism of underground structure are analyzed by using shaking table tests （ both shallow-and deep-buried） and numerical simulation （3D FEM） including horizontal and vertical input motions, individually and simultaneously. From the results, the underground structure collapsed due to strong horizontal forces although vertical deformation is not negligible. The vertical excitation increases the response of structure, especially the stress and shear stress at the upper section; the soil influenced the property of soilstructure system. In the same excitation, the response in shallow-buried test is larger than deep case. Both overburden and vertical earthquake play important roles in the response of structure and those are two critical aspects in the design of the large-span underground structures, such as subway stations.     

太康MS4.7地震构造初步分析

对比分析石油地震剖面和高分辨浅层地震剖面,依据震源机制解、地震精定位结果,给出太康MS4.7地震区深浅断裂的展布关系。结合区域构造演化认为,晚白垩世至古近纪,太康隆起发生NWW和NE-NNE向张剪性走滑断层活动,其产生的伸展拉张作用使隆起解体,形成目前凸凹相间的构造格局;新近纪以来,在太康隆起整体接受沉积的背景下,构造活动强度有所减弱,但凸凹相间的构造变形样式得以延续,表现为控制断陷的边界断层的持续活动,同时,一系列新近纪-第四纪铲式正断层的形成也表明深部走滑伸展作用的存在;太康MS4.7地震区深部震源构造表现为沿近NW和近NE走向的高角度断层,浅部构造表现为受近NW向铲式张性断层控制的凸凹相间的构造样式,这种深浅构造展布形式共同控制了太康MS4.7地震及其余震的发生。     

从波速比变化看汶川与芦山地震的孕震过程

为研究汶川和芦山地震的孕育过程,利用单台单震法,将地震丛发区内发生的地震粗略视为“广义重复地震”,系统分析龙门山断裂带及附近区域1990～2015年波速比时空变化过程。结果发现,波速比在汶川地震前降低,芦山地震后明显恢复。对于龙门山断裂带北段的地震丛发区,大部分台站波速比的同步时间变化过程可分为两个阶段：一是在汶川地震前,2000年～2008-05波速比出现异常降低-回返-发震过程,低值异常持续时间约8 a。汶川地震后,波速比快速回升。二是2010年开始再次显现波速比持续性稳定下降,在2013-04降至最低点,发生芦山地震,震后波速比再次快速回升到正常值。对于龙门山断裂带南段及附近的地震丛发区,大部分台站波速比的同步时间变化从2000年～2013-04波速比维持长时间的异常低值状态,低值持续时间约13 a,直至2013-04芦山地震后波速比快速回升。不论是龙门山南段还是北段,均可看到波速比基本一致的变化,2000～2013年的异常降低-恢复过程,显示了汶川8级地震与芦山7级地震的整体性和差异性,孕震过程长达14 a。由此可见,汶川地震和芦山地震很可能是同一动力学过程孕育的两次先后发生的强震。