包裹碎石桩加固的砂土液化机理试验研究

通过分别开展包裹碎石桩加固、碎石桩加固以及未加固的饱和砂土液化振动台试验,对比分析不同加固类型下的抗液化性能,重点剖析包裹碎石桩加固的砂土液化机理。试验表明:振动加载过程中,包裹碎石桩始终保持桩体的完整性与良好的排水性能且其加固模型地基的总沉降量相较于未加固模型地基减少了50%,相较于碎石桩加固模型地基减少了31.8%。包裹碎石桩加固模型排出水量较未加固模型地基提高了33.3%,较碎石桩加固模型地基提高了16.6%;包裹碎石桩加固模型地基的超静孔压值下降显著且地基下层砂土出现未液化的现象;并进一步发现包裹碎石桩的排水加固作用沿土层竖向深度呈递增趋势。因此,可以发现包裹碎石桩加固砂土液化的抗震性能优于碎石桩。     

Analysis of Paleoseismic Events of Dahuzhuang Trench at the Xiadian Fault

The Xiadian Fault is a very important concealed active fault in the Beijing Plain. It is the seismogenic fault of the Sanhe-Pinggu M_S8.0 earthquake in 1679. The ancient earthquake sequence in the long historical period is of great significance to understand accurately the activity characteristics of the fault and effectively reduce the earthquake disaster risk in Beijing. We have re-interpreted the Dahuzhuang trench, and identified three layers of buried paleosol, six collapsed wedges and one sand liquefaction event. Further, through the comparison with the landmark strata and paleo-earthquake events revealed by other trenches on the fault, an ancient earthquake sequence with a long historical period of the Xiadian Fault was established:since the 31ka, the Xiadian Fault has 11 occurrences of earthquake events (including the 1679 earthquake), and the average recurrence interval is about 2.8ka. The paleo-seismic sequence also shows that there is an ancient earthquake cluster period from 25ka to 15ka, and there are 5 strong earthquakes in the cluster period. The average recurrence interval is about 2.0ka, which reflects the phase difference of the Xiadian Fault activity.     

冰核观测中两种滤膜采样方法的比较

大气冰核观测是研究自然冷云降水和人工影响天气的一项基础性工作,滤膜—扩散云室法是观测冰核浓度的主要方法之一。为检测分析两种滤膜采集方法对冰核观测结果的影响,2011—2015年用自制的大气颗粒物采样器和FA-3型撞击式9级采样器开展了平行采样试验,采集的滤膜样本均在同一静力扩散云室中进行冰核活化显现分析。结果表明：自制采样器较9级采样器观测的冰核浓度高数倍甚至数十倍,但两者随季节和不同气象条件的变化表现出一致的起伏特征。自制采样器适用于对大气中总的冰核浓度分布及理化特征研究;9级采样器适用于对PM₁₀中不同粒径段大气冰核浓度和尺度分布以及理化特征的研究。滤膜法对冰核数量的低估与采样体积成正比,改变采样器气泵的抽气流量和控制采样体积对改进“体积效应”影响均有明显效果。     

《地震岩问题》中译本序

近30年(1987—2016)来,中国的软沉积物变形构造及地震岩研究,取得了很大的进展。但是,其研究思想却欠开放。在这一学术领域,几乎是一种观点,即中国期刊刊出的文章和一些出版的专著,几乎都把软沉积物变形构造当作地震岩。为了扭转这个几乎是一种学术观点的局面,Feng等(2016)写了一篇文章《中国软沉积物变形构造及地震岩研究简评》,并把这篇文章发送给国内外的多位专家,抛砖引玉,邀请他们为“软沉积物变形构造及地震岩”专题研讨会写文章,在会上宣读论文,对这些文章及这一专题中的问题进行认真的讨论和争鸣。     

地震岩问题

在过去的82年(1931—2013)中,共出现了39个成因术语。在这39个术语中,只有10个是真正沉积成因的(例如浊积岩),其他29个术语都是比较草率地提出的(just jargons;例如地震岩、海啸岩等)。“地震岩”(seismites)这一成因术语是赛拉赫(Seilacher,1969)提出的,它指沉积记录中的古地震。这是一个误用的(misnomer)术语。赛拉赫仅仅根据美国加利福尼亚州的中新统蒙特雷组(Miocene Montery Formation)10,m厚的露头观察,就匆忙地提出这个术语。他并未对这个露头进行认真的科学研究。最根本的问题是,地震是一个触动因素^①,并不是一个沉积作用。在古代的沉积记录中,鉴别不出各种触动因素(trigger)^②,因为自然界不能保留触动因素曾经存在过的证据。“软沉积物变形构造”(soft-sediment deformation structures,可简称为SSDS),通常被人们用来作为地震岩的鉴别标志,其实它是“液化作用”(liquefacation)的结果。液化作用可以由21种触动因素中的任何一种引起,其中包括地震(earthquake)、陨石冲击(meteorite impact)、海啸(tsunami)、沉积负载(sediment loading)等。在死海盆地中的角砾碎屑,所谓典型的由地震引起的沉积,实际上是常见的同沉积作用的碎屑流的产物,与地震没有关系。其他类型的SSDS,例如 “双向叠层构造”(duplex-like structures)和碎屑注入体(clastic injections),也可以说是同沉积作用的产物,与地震没有关系。世界上广泛分布的砂岩储油层,包括墨西哥湾、北海、挪威海、尼日利亚、赤道几内亚、加逢、孟加拉湾,都表明这些地区的SSDS的第一起因(primary cause)是沉积负载,其证据是可以观察到的和令人信服的。海啸及陨石冲击,都可以形成大量的沉积,例如SSDS的侧向延伸(lateral extent of SSDS),但这些沉积都不能当作地震的鉴别标志。位于印度东部大陆边缘的Krishna-Godavari(KG)盆地中的SSDS,是多种触动因素^①引起的沉积物的失控和液化作用的结果,即多成因的SSDS。由于这些原因,“地震岩”这个成因术语确实没有什么科学价值,应当废弃。     

Probabilistic assessment of soil liquefaction considering spatial variability of CPT measurements

The conventional liquefaction potential assessment methods (also known as simplified methods) profoundly rely on empirical correlations based on observations from case histories. A probabilistic framework is developed to incorporate uncertainties in the earthquake ground motion prediction, the cyclic resistance prediction, and the cyclic demand prediction. The results of a probabilistic seismic hazard assessment, site response analyses, and liquefaction potential analyses are convolved to derive a relationship for the annual probability and return period of liquefaction. The random field spatial model is employed to quantify the spatial uncertainty associated with the in-situ measurements of geotechnical material.     

2014年2月12日新疆于田MW7.0地震源区静态库仑应力变化和地震活动率

2014年2月12日新疆于田M_W7.0地震源区位于巴颜喀拉块体与西昆仑块体的连接部位,东西向拉张构造发育,距离2008年3月21日于田M_W7.1地震震中位置约100 km.根据有限断层地震破裂过程模型,计算了2008年新疆于田地震产生的静态库仑应力变化.此次地震的断层面呈北偏东方向,在断层两端出现3个应力加载区,2014年于田主震位于破裂前端的库仑应力加载区.这一结果表明,2008年于田地震可能对2014年地震事件起到了触发作用.2008和2014年新疆于田地震产生的静态库仑应力变化与余震事件的空间分布具有明显的相关性,大多数余震位于应力加载区,发生在卸载区的余震较少.静态库仑应力变化与余震序列吻合较好.2014年3月21日新疆于田地震之后40天,在北西方向发生M_W5.2强余震,其震中位置的应力增量达到0.63×10⁵Pa.通过比较,发现静态库仑应力变化和地震活动率之间具有较好的相关性.地震活动率较高的区域与静态库仑应力加载区相对应,如康西瓦断裂东段、贡嘎错断裂中段和东北段等区域.     

近断层应力变化快速计算方法及对强余震空间分布的指示意义:以M_w7.9汶川地震为例

构造地震一般由断层摩擦失稳所致.断层内部及周边所累积的剪切形变则通过同震滑动位移得到局部释放.因此,震后断层内部及近断层周边的静态剪切应力变化量的空间分布可通过断层面上的滑动位移分布计算得到.本文采用傅氏变换方法(FTM)计算单一有限断层同震滑移场所形成的静态剪切应力变化分布,近断层两侧的应力变化计算可由波数域内应力近似算法获得.结果表明,FTM快速有效、易于实现,有效地避免了常规应力计算中奇异值的出现.以2008年Mw7.9中国汶川大地震为例,采用前人所得有限断层滑动位移模型,得到了断层面和近断层周边准3D剪切应力分布解,并同主震后中强余震的空间分布特征作了比较.结果表明,大部分的中强余震震源位置处于剪切应力变化值为正的区域,由同震位移所产生的局部应力降峰值和均值大小同应力变化的正值大致相当,从而表明了快速且有效地计算断层内部及近断层附近的应力变化分布可以为主震后强余震发生的潜在区域提供指示意义.需要强调的是,应力变化空间分布特征的获取强烈地依赖于有限断层滑移模型解.有关滑动位移反演解的多解性对应力变化计算结果的影响,本文作了必要的讨论.     

2014年云南鲁甸地震和景谷地震的震害对比研究

2014年8月3日云南鲁甸发生MS6.5地震,10月7日云南景谷发生MS6.6地震。这2次地震的震级、地震类型、震源深度等相差不大,但地震所造成的人员伤亡、房屋建筑损毁程度、地震地质灾害等却相差很大。在地震现场调查资料的基础上,对比分析地震造成的崩塌、滑坡、地裂缝、砂土液化、房屋建筑损毁等灾害轻重差别的主要原因。研究表明,鲁甸地震灾区地质构造复杂,地层破碎,人口密度大,房屋建筑抗震性能差;而景谷地震灾区地质环境较好,植被茂密,人口密度低,相比同量级地震的加速度小,房屋建筑结构抗震性能较好。总体而言,鲁甸MS6.5地震的震害比景谷MS6.6地震要严重得多。     

波浪导致黄河口海床沉积物超孔压响应现场试验研究

黄河口海床特殊的工程地质性质与复杂的工程动力稳定性问题,均与海床沉积物在波浪荷载作用下的孔压动力响应密切相关。在现代黄河水下三角洲潮间带岸滩选择4个典型研究点,现场模拟波浪作用对原状海床沉积物实施循环加载,利用孔隙水压力观测、沉积物强度测试、样品采集与实验室土工测试等方法手段,测定黄河口原状海床沉积物在循环荷载作用不同阶段的孔压响应与强度变化。研究发现,黄河口原状海床沉积物在经历循环加载过程中,典型的超孔压响应可分为逐渐累积、部分消散、快速累积、累积液化和完全消散5个阶段,分别对应沉积物强度的衰减、增大、衰减、丧失和恢复过程,沉积物的粒度组成与结构性强弱决定了超孔压的具体响应模式。波浪导致原状海床液化深度受沉积物的干密度、孔隙比、饱和度等初始物理性质影响显著,细颗粒组分的相对含量高低也在很大程度上控制着沉积物的液化特性。