场地土的随机地震反应分析

研究了剪切模量随深度呈线性变化时场地土的随机地震反应分析方法, 分别建立了基岩输入地震动加速度功率谱函数为白噪声和过滤白噪声时场地土的随机地震反应分析理论。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

土层随机地震反应分析中侧向边界的影响分析

研究了随机地震激励下土层地震反应及土-结构相互作用分析中有限土域的取值范围对计算精度的影响。分别以基岩白噪声谱和杜修力修正基岩谱作为输入,进行了土层随机地震反应分析,探讨了自由边界、固定边界和黏弹性边界3种人工边界条件下土域的取值范围、土介质阻尼和土体长深比（L/H）对土层随机地震反应的影响,给出了侧向人工边界合理位置的具体建议。在此基础上,选取土体的合理边界范围,建立土-结构相互作用分析模型,分别以基岩白噪声谱、杜修力修正基岩谱以及实测地震波功率谱作为输入,进行了土-结构相互作用体系随机地震反应分析,计算结果验证了侧向人工边界取值在土-结构相互作用体系随机地震反应分析中的有效性。     

深度衰减效应对大型地下洞室群强震响应的影响分析

介绍了大型地下洞室群强震反应分析所需要输入地震波的选用原则,重点考虑了场地的深度衰减效应,同时提出了一种假设来确定地震危险性分析提供的峰值加速度的所在位置。选用了两组攀枝花实测地震记录,同时利用三角级数叠加法综合考虑了深度衰减效应,合成了一组人工地震动,使用ABAQUS软件对某水电站大型地下洞室群进行了二维非线性强震动力时程数值计算分析。结果表明：生成的地震波能较好地模拟地下洞室群的地震响应,深度衰减对地震响应结果有明显影响,不同频谱的地震波相对位移-时程差距较大,但频谱参数的影响还有待于深入研究。研究成果对大型地下洞室群地震动输入问题研究具有一定的指导意义。     

Simulation of non-stationary conditional ground motion fields in the time domain

This paper addresses the topic of simulating spatially variable ground motion fields conditioned on a known accelerogram. The conditional ground motion fields can be used in design or verification studies where seismic analysis has to be performed for a couple of natural accelerograms that have been preselected by seismologists or other experts. The methodology is based on conditional densities. In contrast to most authors, the conditional densities method is not applied to the Fourier coefficients, but it is used for the construction of a conditional Gaussian process model in the time domain. This has the advantage that fully non-stationary conditional time histories can be simulated directly in the time domain. The cross-correlation functions needed for this approach are evaluated from commonly used ground motion models expressed as evolutionary power spectral densities. An application to the El Centro earthquake record is presented. The properties of the simulated ground motion fields are analysed and compared to the data and the theoretical model.     

Generating non-stationary random fields of auto-correlated,normally distributed CPT profile by matrix decomposition method

This paper emphasises the true realisation of Cone Penetration Test (CPT) profiles considering non-stationary nature of the data. Formulation of stationary random field theory has been modified and adapted to non-stationary state in order to take into account the mean and variance variability for soil properties. Multi-variance correlation matrix along with the Cholesky decomposition technique was employed to produce realisations of non-homogenous and non-stationary random fields of CPT profiles. A piecewise and segmental data realisation according to the lithology and site class specifications acquired directly from CPT data is adopted in this study so as to render an accurate data simulation. For validation of proposed method 8 CPT test profiles collected from Urmia Lake site have been introduced and simulated by the stationary and non-stationary algorithms. The mean correlation coefficient between the actual CPT data profiles and related realisations along with some other important statistical parameters and their coefficients of variation strongly demonstrate that non-stationary random field generation technique gives quite better accuracy, by comparison to the conventional stationary random field generation scheme.     

不排水抗剪强度非平稳随机场模拟及边坡可靠度分析

边坡可靠度分析中通常假定采用平稳或准平稳随机场表征土体参数的空间变异性,然而大量现场试验数据表明,土体参数如不排水抗剪强度沿土体埋深常呈现明显的非平稳分布特征,即其均值和标准差均随埋深发生变化,因此亟需发展土体参数非平稳随机场模型及其模拟方法。针对目前不能有效单独模拟土体参数趋势分量和随机波动分量的不确定性,提出了一种有效的不排水抗剪强度参数非平稳随机场模型,并给出了土体参数二维非平稳随机场模拟方法计算流程,同时将新提出的模型与现有非平稳随机场模型及平稳随机场模型进行了系统比较。最后通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出模型的有效性,并揭示了不排水抗剪强度非平稳分布特征对边坡可靠度的影响规律。结果表明：提出模型能够有效地单独模拟土体参数趋势分量和随机波动分量的不确定性,考虑土体参数均值和标准差随埋深增加而增大的特性,可为表征土体参数非平稳分布特征提供了一条有效的途径。此外,与采用非平稳随机场模拟土体参数空间变异性相比,采用常用的平稳随机场模型会低估边坡失效概率,从而造成偏危险的边坡工程设计方案。     

沙牌坝址基岩场地地震动输入参数研究

重大水利水电工程地震动输入参数必须根据专门的地震危险性分析结果来确定。目前由地震危险性分析得到的一致概率反应谱具有包络的意义,不能反映实际地震的频谱特性,输入“一致概率反应谱”可能导致地震作用偏大;拟合设计反应谱人工生成地震动加速度时程的频率非平稳性也没有得到很好解决。为了解决这些问题,得到与坝址地震危险性一致、具体地震的输入参数,结合沙牌大坝提出了一套适用于重大水利水电工程基岩场地地震动输入参数确定方法：通过以有效峰值加速度为参数的概率地震危险性计算分析,确定坝址不同超越概率下的有效峰值加速度及对坝址贡献最大的潜在震源区;在最大贡献潜在震源内利用震级空间联合分布概率最大法确定坝址设定地震,依据加速度反应谱衰减关系确定与坝址设定地震对应的设计反应谱;根据设定地震结果和时变功率谱模型参数衰减关系确定时变功率谱,将时变功率谱和最小相位谱按三角级数叠加法进行强度和频率非平稳地震加速度时程合成。在对沙牌坝址区域的地震活动性及地震构造环境分析评价的基础上,采用上述方法,得到了坝址基岩场地不同超越概率下的有效峰值加速度、设计反应谱、强度和频率非平稳地震加速度时程等地震动输入参数。     

f-x域共偏移距道集的EEMD随机噪声压制方法

f-x域随机噪声压制方法面临着2个问题:叠前共炮点道集或CMP道集反射波同相轴为双曲线型,去噪同时会损害有效波;地震信号为复杂的非平稳信号,要求去噪方法具有自适应性。基于f-x EEMD的共偏移距道集随机噪声压制方法利用了共偏移距道集反射波同相轴为水平满足f-x域去噪假设条件和EEMD算法对非平稳信号的良好适应性,对f-x域每一个等频率切片做EEMD分解,并去除以高频随机噪声为主的第一个IMF分量,最后将f-x域数据反变换回t-x域,实现噪声分离。正演模拟和实际地震数据试算结果表明:该方法在压制随机噪声的同时,能够保持有效信号。      

岭澳核电站二期工程基岩爆破安全阈值分析

核电站基础爆破开挖过程中必须严格控制岩体爆破损伤深度,确保建基面安全。以广东岭澳核电站二期工程基础爆破开挖为例,通过现场爆破振动监测、岩体声波试验以及数值模拟,综合分析了岩体爆炸振动衰减规律和损伤特征,研究了距爆源一定距离处岩体振动速度与损伤特征的关系,提出了岭澳核电站二期工程岩体爆炸损伤深度的控制方法,确定了相应的安全阈值。分析结果表明,岭澳核电站二期工程基础爆破开挖时,当距爆源30 m处的岩体质点振动速度不超过5 cm/s时,可保证下卧基岩的损伤深度小于2 m,确保建基岩完整性。     

弹性波测试在核电站基岩深孔中的应用

本文介绍了基岩深孔的弹性波测试原理和测试技术及深孔测试中所采取的有效防水防压措施。并用此完成我国某核电站反应堆基岩深孔(孔深120米)的跨孔和单孔的测试任务,取得预期的结果。同时,对测得的资料进行处理和分析,为该核电站的建造提供了数据。     

核岛结构设计地基场地及计算基底效应研究

针对新型核电工程结构AP1000核岛结构设计地基中的5类非坚硬岩场地,即硬岩场地、软岩场地、上限软-中等土场地、软-中等土场地和软土场地,采用一维土层场地模型开展场地土和计算基底条件对设计地震动影响计算分析。分析中,场地模型的计算基底剪切波速分别取为700、1 100、2 438 m/s,计算基底输入地震动分别选择基于核电建设相关技术文件和规范规定的反应谱RG1.60谱、AP1000谱和HAD101/01谱（5个阻尼比）合成的人工地震动时程。计算分析表明：非坚硬岩场地会导致场地地震动峰值加速度及频谱特性显著变化,场地越软影响程度越显著;除软土场地外,场地对地震动峰值加速度和反应谱的影响均为放大作用,软土场地对地震动较低频段反应谱有放大作用,但对峰值加速度和较高频段反应谱具有强烈的减小作用;对于各类场地,计算基底及其剪切波速的变化均会导致地表地震动峰值及频谱特性明显甚至显著变化,其影响程度与计算基底剪切波速成正比;随着场地由硬变软,计算基底剪切波速的变化对场地地震动的影响程度大为减小,至软土场地几乎不产生影响。考虑到场地类型及计算基底选取对场地地震动的显著影响,我国核电厂建设引用AP1000标准设计时应合理分析场地的适宜性。     

The Application of Elastic Wave Measurement to the Deep Holes in the Bedrock of a Nuclear Power Station

In this paper we present the principle and technique for measuring velocity of elastic waves in the bedrock with deep holes, and the effective watertight and pressure-proof measures taken. Using this method, the measurement in the bedrock of the reactor of a nuclear power station with holes (120m in depth) are completed with the anticipated results. The data, processed and analysed, have been provided for the construction of the above-mentioned nuclear power station.     

土-地下结构体系地震反应的简化分析方法

基于Penzien提出的土-结构动力相互作用分析的集中质量模型,考虑等价土体的层间剪切刚度与阻尼效应,提出了土-地下结构动力相互作用体系地震反应分析的简化分析方法,选取具有不同地震动特性的Taft波、汶川地震什邡八角波和松潘波作为基岩水平向输入地震动,采用该简化方法和二维有限元法对土-地铁地下车站结构体系的地震加速度反应特性进行了对比分析,结果表明：简化方法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应大于二维有限元法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应,两者的差异与输入地震动特性有关,但其随地铁地下车站结构高度变化的总体趋势较为一致;随着输入地震动强度的增大,其差异程度也有所加大。该简化方法可合理反映土-地下结构体系的动力相互作用效应,可作为地下结构抗震设计分析的一种辅助方法。     

大地电磁测深数据的时频分析

大地电磁测深(MT)数据表现出非线性、非平稳、非最小相位特征,不符合以Fourier变化为基础的传统谱分析的基本要求.为寻求更好的谱分析方法,把最新发展的Hilbert-Huang变换(HHT)引入到大地电磁测深数据的时频分析当中来,针对湖北宜万线实测的MT信号,与短时Fourier变换(STFT)、Winger-Ville分布(WVD)和小波变换(WT)进行了时频分析比较.比较分析表明:HHT方法克服了其它一些方法的缺陷,完全取消了窗函数的作用,其结果不受核函数影响与时频测不准原理限制,具有完全的局部时频特性和更好的时频聚集性.分析认为HHT是一种全新而更优越的分析与处理大地电磁测深信号的时频方法,能更好地提取信号的时频本质特征,用于指导生产勘测实践.     

Modelling landslides in unsaturated slopes subjected to rainfall infiltration using material point method

This paper presents a dynamic fully coupled formulation for saturated and unsaturated soils that undergo large deformations based on material point method. Governing equations are applied to porous material while considering it as a continuum in which the pores of the solid skeleton are filled with water and air. The accuracy of the developed method is tested with available experimental and numerical results. The developed method has been applied to investigate the failure and post‐failure behaviour of rapid landslides in unsaturated slopes subjected to rainfall infiltration using two different bedrock geometries that lie below the top soil. The models show different failure and post‐failure mechanisms depending on the bedrock geometry and highlight the negative effects of continuous rain infiltrations. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

绥中某电力设备站场区地震危险性分析

绥中某电力设备站是东北地区较重要的电力设施,场址位于长期隆起的绥中剥蚀丘陵上。通过现场实地勘察,获得区域、近区域地震活动、地质构造、地球物理场等资料,并对工程场址进行了地震危险性分析。按工程建筑物抗震设计规范要求,分别给出了50年63%、10%和2%超越概率水平的基岩峰值加速度及反应谱,计算出地震动参数,为该电力设备站建设提供了抗震设计依据。     

Soil height randomness influence on seismic response: Case of an Algiers site

The paper deals with the effect of the depth to bedrock randomness on the seismic response of an Algiers site in time and frequency domains. Stochastic soil profile seismic analysis is carried out via Monte Carlo simulations coupled to the stiffness matrix method. The soil height is assumed to be a random variable with a log-normal distribution. The stochastic behavior of extreme ground acceleration and its response spectrum, transfer function, fundamental frequency, maximum amplitude, short- and mid-period amplification factors are derived from 1000 samples, as a parametric study is performed accounting for the influence of the coefficient of variation of the depth to bedrock. As the study herein considers a SH wave propagation pattern (SH stands for shear horizontal), the accelerations under study correspond to the E–W and N–S horizontal directions. The seismic acceleration corresponds to the Boumerdes earthquake (Algeria, May 21, 2003, M_w = 6.5). The probability density functions of the output parameters are derived using the maximum entropy principle, and compared to the log-normal distribution.The soil height heterogeneity causes an increase in the fundamental frequency of the soil profile, as well as a wider frequency content, in such a way that a larger number of structures are concerned by the resonance phenomenon.     

分层岩层介质中平稳随机地震波传播的精细解法

随机波在分层介质中的传播是地震工程中很重要的一类问题。将岩层考虑为分层介质。岩层是各向异性的,各层性质不同,岩层位于基岩上面,并且认为基岩比岩层刚很多,在基岩处给出随机激励。在频率和波数域中,将控制方程化为常微分方程求解。对常微分方程,应用两点边值问题的精细积分法进行求解。因此,近年来发展的应用于结构随机振动的虚拟激励法,可应用于当前分层岩层响应的计算,给出数值结果,并与一些经典结果进行了比较,证明了该方法的合理性。     

指数函数剪切模量土层的地震随机反应

基于改进的一维剪切梁模型[1],对剪切模量为其深度的某一指数函数的成层非均质土层,推导了确定自振频率、振型函数、参与系数及稳态动力响应的封闭型解析表达式。首次证明了这种土层振型函数的正交性,利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数：白噪声谱和过滤白噪声谱,研究了该土层对地震的随机动力响应问题。计算表明：(1)在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下,土层的最大期望反应,均有别于过滤白噪声谱时的相应值。(2)平稳输入与输出过高地估计了土层的随机响应。