Probabilistic permanent fault displacement hazard via Monte Carlo simulation and its consideration for the probabilistic risk assessment of buried continuous steel pipelines

Permanent fault displacements (PFDs) because of fault ruptures emerging at the surface are critical for seismic design and risk assessment of continuous pipelines. They impose significant compressive and tensile strains to the pipe cross‐section at pipe‐fault crossings. The complexity of fault rupture, inaccurate mapping of fault location and uncertainties in fault‐pipe crossing geometries require probabilistic approaches for assessing the PFD hazard and mitigating pipeline failure risk against PFD. However, the probabilistic approaches are currently waived in seismic design of pipelines. Bearing on these facts, this paper first assesses the probabilistic PFD hazard by using Monte Carlo‐based stochastic simulations whose theory and implementation are given in detail. The computed hazard is then used in the probabilistic risk assessment approach to calculate the failure probability of continuous pipelines under different PFD levels as well as pipe cross‐section properties. Our probabilistic pipeline risk computations consider uncertainties arising from complex fault rupture and geomorphology that result in inaccurate mapping of fault location and fault‐pipe crossings. The results presented in this paper suggest the re‐evaluation of design provisions in current pipeline design guidelines to reduce the seismic risk of these geographically distributed structural systems. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

斜腿夹角对V形墩连续刚构桥地震响应的影响研究

为研究斜腿夹角对V形墩连续刚构桥地震响应的影响及合理斜腿夹角角度,以一座典型V形墩预应力混凝土连续刚构桥为研究对象,采用有限元分析方法研究了斜腿夹角θ对桥梁内力及位移的影响,得出了θ对结构地震响应的影响规律和变化曲线。研究结果表明:随着斜腿夹角的增加,在纵向地震力作用下,墩底纵向弯矩逐渐减小,墩顶和主梁墩顶支撑处纵向弯矩逐渐增大;在横向地震力作用下,跨中横向弯矩逐渐减小,墩底横向弯矩逐渐增大,墩顶横向弯矩基本不变;在竖向地震力作用下,墩底和墩顶竖向弯矩逐渐增大,主梁支撑处竖向弯矩逐渐减小;斜腿夹角对纵向或横向地震力作用下结构位移影响不大,对竖向地震力作用下的位移影响较大。在满足静力设计的前提下,当两斜腿夹角为90°时,结构地震响应相对较小,受力合理性最优。研究成果可为该类桥梁的抗震设计与斜腿夹角角度选取提供参考和依据。     

基于多元回归分析的连续压实监控技术

现实中的碾压参数难以得到严格控制以满足连续压实控制技术的应用要求,限制了该技术的适用范围和应用效果。为使碾压参数动态变化与工程实际相适应,对碾压参数进行了多元回归分析,并采用克里金插值法对连续压实控制指标的目标值/实测值进行全仓面化估计,提出了以压实合格率作为质量评价指标的连续压实监测模型。开展了现场碾压试验,建立了压实指标与碾压参数的多元回归关系,结合克里金插值法对常规质量检测指标进行了反向预测分析,验证了模型的有效性。工程实例分析表明,针对我国南方地区广泛分布的花岗岩残积土填料,遵循基于碾压参数多元回归的连续压实控制方法,深圳机场T4扩建工程2-1区的常规质量检测均满足设计要求。基于碾压参数多元回归分析的连续压实质量监测能够有效控制工程碾压质量,从而为连续压实控制技术的实际应用提供有益参考。     

岩石边坡力学参数取值的GSMR法

提出了修正的RMR法--GSMR（General slope mass rating）,较全面地考虑了离散权值（完整岩石强度,岩石质量指标,结构面间距）连续性权值修正、节理与边坡的相互关系、开挖方法、结构面与作用力夹角、人工边坡形态、地震应力、边坡高度、Romana的修正系数F3的修正。由于GSMR分级基本考虑了影响岩体力学性质的各种因素,因此用GSMR法选取岩体力学参数是一种工程上可行的方法。结合具体工程实例,证明了连续权值修正可代替离散权值来计算GSMR值,采用GSMR 法确定了边坡稳定分析所需的岩体力学参数。     

冷涡背景下京津冀地区连续降雹统计分析

首先对冷涡进行定义,利用2000—2011年4—9月天气图普查冷涡,分析冷涡的时空分布特征及生命史特征。应用2000—2011年4—9月京津冀地区176站灾害天气报资料和分辨率为1°×1° NCEP再分析资料,统计分析冷涡背景下京津冀地区4—9月连续降雹天气过程的时空分布特征及其与冷涡的关系。结果表明： 2000—2011年4—9月的冷涡个数呈增长趋势,主要发生在东北地区到贝加尔湖以东地区,70%为长生命史冷涡。2000—2011年4—9月京津冀地区的降雹主要为长生命史冷涡背景下连续降雹,且具有明显的日变化,山区多于平原,北部多于南部。京津冀地区连续降雹主要是位于冷涡中心的偏南方位,能够发生在冷涡的各个时期。连续降雹的位置在冷涡中心偏南200~1200 km,主要受冷涡直接影响和冷涡后部横槽影响。不同移速的冷涡产生连续降雹过程的位置距离冷涡中心的位置不同。     

江南一次持续性暴雨过程中线状中尺度对流系统模态转换机理研究

利用地面观测资料、探空资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料及WRF输出资料,研究了2014年6月20—21日发生在江南地区的一次持续性暴雨过程中中尺度对流系统(mesoscale convective system,MCS)的演变过程、结构特征及模态转变机理。此次暴雨发生在500 h Pa东移发展的短波槽前、850 h Pa切变线与低空暖湿急流之间的不稳定区。MCS演变过程中组织模态发生转变,对流东移发展形成拖尾型(tailing stratiform,TS) MCS,后逐渐转变为平行型(parallel stratiform,PS) MCS。环境风场上,TS型MCS表现为垂直对流线的相对入流,弓状回波北侧有气旋生成; PS型MCS低层表现为垂直对流线的相对入流,中高层表现为平行向相对入流。TS型MCS中,强对流区位于正扰动气压带,形成垂直作用于对流线的气压梯度力,导致相对入流垂直对流线;而在平行对流线方向上,扰动气压变化小,平行相对气流弱,整体呈现为较强的垂直向相对气流; PS型MCS中,气压扰动整体表现为西南正气压扰动与东北负气压扰动的分布特征,在西南-东北向气压梯度力作用下,形成平行对流线向后的相对入流,导致MCS模态的转变。     

深海硬岩连续取心钻头的研制

气举反循环技术是一种可用于深井硬岩地层的高效钻进技术,不受地层裂隙、溶洞影响,排渣彻底。通过研究专用的连续取心钻头,可实现深海硬岩的连续取心作业,提高深海硬岩钻井效率及取心率,为深海钻探提供一种全新的取心方案。本文从牙掌选型、卡断器结构、岩渣及岩心通道优化设计等方面进行研究,提出了连续取心钻头的设计方案,并试制加工钻头。在地热井中进行了验证性应用,灰岩地层、砂岩地层取心率可达80%以上,高于大洋钻探统计取心率。陆地验证性应用为该技术方法在海洋取心钻探中的应用奠定了技术基础。     

苏干湖盆地连续电磁剖面和微生物基因定量油气勘探

降低勘探成本、提高勘探成功率,是油气行业发展之趋,其中物化探手段尤为关键。联合应用连续电磁剖面法和微生物基因定量技术,在研究程度较低的苏干湖盆地油气勘查得到积极发现:(1)盆地"四凹五凸"构造特征具备形成油气藏的储盖条件及运移通道,东部山前二叠、石炭系凹陷,中、西部侏罗系凹陷可能为烃源区;(2)相对钻孔揭示有油气显示的盆地中部凹陷,东部山前凹陷周缘和西部凹陷周缘,油气指示菌基因含量增大,可达1数量级,预示该两区油气更富集;(3)综合判断:东部山前二叠、石炭系凹陷,西部侏罗系凹陷,可能存在可开采油气藏。物化探方法联用对隐蔽性油气藏勘探有重要意义。     

SV波入射下峡谷地形对多支撑大跨桥梁地震反应影响分析

以二维河谷地形在SV波垂直入射和斜入射下的结果作为地震动输入,分析了地形因素导致的地震动差异对一座桥墩高差悬殊的连续刚构桥地震反应的影响,并与一致激励下的结果进行了对比。结果表明：与一致激励相比,考虑地形效应的多点激励作用下,刚构桥地震反应存在显著差异,难以找到规律性,不同的结构部位其最大内力的表现各不一样;多点激励使主梁遭受不利反应;斜入射对低墩和主梁有显著影响,使其内力显著增加或使结构各部位内力分布明显不均衡;与低墩相比,高柔的桥墩对多点激励相对不敏感;大跨度桥梁抗震分析与设计应考虑局部场地和入射波的入射方向和角度的影响