震灾防御技术

中国城市抗御地震灾害研究的发展与实践

薄景山, 李平, 孙有为, 蔡晓光, 焦淙湃, 张莹允

城市是社会发展的产物，它具有人口密集、经济发达、基础设施集中等特点。城市安全一直是人们普遍关心的问题，城市地震安全受到政府和社会的广泛关注，并且是学术界研究的热点问题之一。唐山大地震后，在反思惨痛震害教训的同时，中国政府和学术界开始了长达40余年的城市抗御地震灾害的研究与实践，形成了有中国特色的城市抗震防灾技术和方法。本文简要地归纳了破坏性地震对城市的影响，从我国先后开展的城市抗震防灾规划、防震减灾规划和韧性城市3个方面系统地总结了中国城市抗御地震灾害研究和实践的发展历程，讨论和评述了在这一研究领域存在的问题。本文对韧性城市的定义、研究内容、特征、评价指标和方法进行了较为详细的介绍，在此基础上，提出了在城市抗震中应重点加强研究的5个方面的问题和今后的研究方向。

SH波水平入射穿越垂直断层隧道动力响应分析

杜修力, 苏驰翔, 黄景琦, 王媛, 赵密, 欧阳文龙

结合黏弹性人工边界的时域波动输入方法和显式有限元法，设计了含垂直断层三维场地的SH波输入方法。基于建立的输入方法，研究了垂直断层对隧道地震响应的影响，并通过自由场算例验证了该方法具有较好精度。数值模拟结果表明：对于断层迎波侧的隧道结构，断层会对其地震动响应产生显著的放大作用，对于断层逆波侧的隧道结构，断层会对其产生隔离地震动的作用；相对周围围岩，断层介质的剪切波速越小，其产生的放大效应和隔震效果也会越显著；断层宽度越小，其对隧道地震动响应的影响范围也就越小，但是断层宽度的变化对于断层两侧隧道的地震动响应的影响并不明显。

四种地下结构抗震设计简化分析方法对比

徐琨鹏, 景立平, 宾佳

在地下结构抗震设计简化分析方法中，强制反应位移法将土层变形施加在有限元模型侧边界模拟地震作用，反应加速度法将土层加速度施加到整个有限元模型上模拟地震作用，此外还有仅将土层加速度施加到土层模型上模拟地震作用的方法。上述方法均规避了反应位移法中关于弹簧刚度的取值问题，提高了计算效率。本文以1个双跨箱形结构为例，用动力时程分析的计算结果作为校核，分析了强制反应位移法、反应加速度法和仅将土层加速度施加到土体中的简化分析方法在不同侧边距条件下的计算精度，再结合常用的反应位移法，对比分析了4种简化分析方法的误差。分析结果表明：使用强制反应位移法时，侧边距取为1倍结构宽度导致的误差最小，反应加速度法和仅在土体施加加速度的简化方法对侧边距取值不敏感，反应位移法在角点造成的误差最大。

基于结构类型和使用功能的建筑分类及其应用

景冰冰, 李小军, 陈苏, 刘辰, 熊政辉

基于结构类型的建筑分类是抗震设计和地震灾害分布调查的基础，也是开展建筑结构地震易损性研究所依据的分类形式，而在社会管理中则更注重基于使用功能的建筑分类。上述2种建筑分类方法难以给出恰当的经济损失评估结果，因此在面向地震巨灾保险研究与应用时存在一些不足。首先，传统的建筑分类将建筑的使用功能与结构类型平行处理，未考虑建筑结构类型和建筑使用功能的耦合影响；其次，随着经济社会的发展，建筑结构形式和使用功能均不断地变化，需要发展适用性强大的非固定类型分类方法。本文针对地震巨灾保险业务中建筑分类这一核心问题，结合中国建筑形式和使用功能，从建筑结构分类出发，进一步考虑建筑的使用功能，形成了基于结构类型-使用功能多因素耦合的建筑分类模型，并以北京市典型区域为例，对所提出的建筑分类模型开展应用示范。同时，本文提出的建筑分类模型结合网络信息技术，可解决传统分类应用于具体目标区域时分类指标体系不具备可变性的问题，满足了地震巨灾保险的数据需求。

华北地区剪切波速与深度之间统计关系的通用模型特征研究

闫振军, 吕悦军, 黄雅虹, 方怡

剪切波速是区别土动力学和静力学的重要参数，其影响因素包括土层埋深、颗粒形状、颗粒比重、压缩模量、孔隙比、含水率和密度等，其中土层埋深对剪切波速的变化影响较大。本文搜集整理了华北地区10个城市的928个钻孔共10703个测点的剪切波速与土层埋深之间的经验统计关系，探讨华北地区剪切波速随深度变化的特征，并从岩性条件、沉积环境等方面分析其原因。通过对比分析，给出了华北地区黏性土和砂类土剪切波速随深度变化的最佳拟合经验统计关系，并进行实例验证，所得结果可为缺乏数据的区域提供一定参考。

智利高地震烈度区高压瓷瓶隔离开关的高等级抗震考核试验

王军丽, 吉堂付, 翁萱, 杨辉, 朱云龙

为获取户外高压隔离开关的动态特性、研究瓷瓶破断力与地震载荷的关系以及验证隔离开关的抗震性能，开展了相关的考核试验。依据IEEE 693—2005标准的要求，试验前进行了应变计的校准试验、瓷瓶的弯曲破断试验和隔离开关的抗震性能试验。经过抗震试验，隔离开关完好无损且在抗震试验前后其共振频率变化不大，瓷瓶破断力大于地震载荷的2倍。结果表明隔离开关结构稳定，通过了抗震考核。

Rayleigh波场的数值模拟及其应用

白建方, 马立龙

本文总结了Rayleigh波场数值模拟的4种思路和各自特点，根据Lamb问题的理论分析成果提出了基于地表激振的Rayleigh波场数值模拟技术，论述了地表集中震源作用下引起地表波动场的特点及主要影响因素。在此基础上，利用Plaxis 2D有限元软件实现了Rayleigh波场的数值模拟，并结合算例验证了所提方法的可行性和结果的合理性。最后，针对多层建筑结构，研究了不同地震动输入模式下结构动力反应的特点。结果表明，Rayleigh波作用下结构的动力反应特性明显区别于在底部输入剪切波时的结果，不同地震动输入模式对结构的振动形态和破坏模式有着明显的影响。

基于国家地震科学数据开展断层面参数研究的初探——以唐山地震为例

胡晓辉, 盛书中, 万永革, 李振月, 李泽潇, 杨帆

随着地震观测台网的加密，中国地震台网统一地震目录越来越完整。本文以地震资料丰富且研究程度较高的唐山地震为例，尝试利用中国地震台网统一地震目录直接确定断层面参数。将小震确定断层面参数的方法应用于唐山地震序列，对其断层面参数进行分段拟合，其中唐山断裂南段走向和倾角分别为213.4°和81.9°，唐山断裂北段走向和倾角分别为231.4°和89.1°，滦县段走向和倾角分别为125.1°和76.2°，卢龙断裂走向和倾角分别为46.1°和89.3°，宁河断裂走向和倾角分别为246.6°和81.8°。将所得结果与前人研究成果以及现今震源机制解参数研究的误差水平进行对比分析，证明了本研究具有较高的可靠性。本文研究结果表明，在地震活跃且地震定位精度较高的地区，中国地震台网统一地震目录可以广泛应用于断层面参数的确定。

新疆北天山中东段呼图壁地区震源深度的重新测定

李艳永, 唐明帅, 乌尼尔

联合Hyposat法、PTD法和gCAP矩张量反演法，重新测定新疆北天山中东段呼图壁地区2010—2017年502个地震的震源深度，并对震源深度剖面进行初步分析。结果表明，重新测定的震源深度优势分布为15—20km，平均震源深度为16km，呼图壁M_S 6.2地震的震源深度为20km；研究区南部和中部的震源深度集中分布在20km左右，与北天山壳内低速体的层位相当，可能是上地壳和下地壳之间的韧性剪切带存在的部位，起到滑脱层的作用，研究区北部的震源深度则向浅部扩展；呼图壁M_S 6.2地震的发震断裂可能在清水河子断裂下方的1条隐伏反冲断层上，可能是霍尔果斯断裂向前沿断坡冲断受阻而在相反方向上发育分支反冲断层的结果。

常时微动观测在砖混结构建筑群振动特性及抗震能力快速判断中的应用

杨彦明, 那仁满都拉, 胡博, 阿那尔, 杨志明

城市建筑群中砖混结构建筑数量众多，抗震性能较弱，在地震中的破损率较高，逐一进行抗震性能测定难度巨大。本文提出基于常时微动观测的城市砖混结构建筑群抗震性能快速评价方法，提供初步的决策参考建议，适用于在大范围城市建筑群中快捷地筛选易损建筑。选取呼和浩特市区331栋砖混结构建筑物进行振动特性分析，分别建立适用于研究区域建筑物长轴和短轴平均共振周期与建筑物楼层数的回归关系，作为衡量研究区砖混结构建筑群抗震能力的快速判断标准。筛选出82栋抗震能力较弱的易损建筑，其中24栋为重点关注对象，主要分布于人口较为密集的老旧城区，多为4层（含）以上住宅类型，建筑年代较为久远，具有面临潜在地震危害的风险，为下一步有针对性地进行抗震加固和防震减灾工作提供参考依据。

基于ArcGIS的多准则地震应急避难所选址规划研究

张亚楠, 高惠瑛

地震是极其严重的自然灾害，有可能造成重大伤亡和经济损失。由于城市中人口高度聚集，地震发生时，需将受灾居民快速疏散至应急避难所，因此，应急避难所选址的合理性至关重要。本文提出1种可用于解决选址问题的多准则选址模型，并提出了求解模型的方法。该方法分为3个步骤，首先选择候选应急避难所，其次分析候选避难所的服务范围，最后确定应急避难所的位置。通过案例研究，论证了多准则选址模型在地震应急避难所规划中的有效性。

云南省县（市）区应急备震能力评估方法研究及应用

曹彦波, 张原硕, 邓树荣, 毛振江

震前做好应急备震工作是有效应对地震灾害风险、减轻灾害损失的重要手段。本文基于云南地区震害背景和区域特征，采用层次分析法构建了围绕1个目标层、4个准则层和23个指标层的应急备震能力评估指标体系的层次模型，对云南省129个县（市）区的应急综合备震能力进行了评估和分级。结果表明：从全省单项指标分析结果看，地震应急组织机构健全度和地震应急资源基础保障能力2项指标差距小，空间分布均匀，综合指数较高的区域集中在滇中的昆明和滇西的大理地区；地震应急灾情获取与评估能力2项指标综合指数较高的县分布于滇东和滇西地区的昆明、玉溪、大理、楚雄等地；昆明、大理地震紧急救援能力相对较高。从应急备震综合能力分析结果看，云南省17个县较高，8个县相对较弱，综合能力较强区域主要分布在滇中、滇西等地的昆明、玉溪、普洱等地，滇西北的怒江和滇东南的文山等地综合能力较低。

一种地震应急响应级别判定方法

邓树荣, 张方浩, 余庆坤, 和仕芳, 杜浩国, 曹彦波

破坏性地震发生后，相关部门根据地震应急预案启动地震应急响应，由于难以在第一时间得到准确和全面的灾情信息，因此支撑地震应急响应级别的判定因素有限。本文通过专家调查法，梳理出影响地震应急响应级别判定的关键因子，并对其赋予一定的权值，得到地震应急响应级别的阀值。当地震发生后，采用专家打分的形式计算出1个地震应急响应级别的判定值，通过判定值和阀值区间的关系，判定地震应急响应级别。最后，抽取了2011年以来云南境内发生的10次破坏性地震作为检验样本，结果证明该方法对应率较高，具有一定的适用性。

基于Matlab的井水位反演含水层体应变可视化系统的研制

苏淑娟, 邹春红, 王合乾, 孙豪, 邹钟毅, 吴月波

基于反演含水层体应变的数学模型，在Matlab GUI界面下研发1款高效、便捷的体应变反演软件，实现了规定时间阈内连续体应变值和实时体应变曲线的一键获得功能。软件的用户界面操作简便，经实例验证，其运算速度和结果均可满足计算和分析需求。

2017年全球活动火山时空分布以及阿贡火山喷发前后的形变特征

王佳龙, 王家庆, 邹颖, 孙嘉祥, 马庆尊

归纳总结2017年度全球81座活火山的活动情况，共计活动1058座次，平均每周记录20座活火山的活动信息。根据火山潜在喷发的危险性和火山活动的强弱程度对上述火山进行分级描述，火山活动主要反映了地球表层的构造活动，其中大角度俯冲带的弧后火山最为强烈，小角度的俯冲带、拉张裂谷和走滑为主的板块边界火山活动较为平静，火山活动频繁的印度尼西亚岛链是受灾最为严重的区域。预计全球火山活动将进一步加剧，印尼岛链受火山灾害威胁的程度依然较大。位于印尼岛链巴厘岛上的阿贡火山自2017年9月开始活动以来，整个喷发过程极具代表性，监测阿贡火山喷发过程可为全球典型火山喷发事件研究提供参考。

2017年5月11日新疆塔什库尔干5.5级地震生命损失评估对比分析

丁香, 王晓青, 袁小祥, 窦爱霞

2017年5月11日，新疆喀什地区塔什库尔干县发生5.5级地震。地震造成8人死亡、31人受伤以及财产损失，属于典型的“小震大灾”。按照一般的地震灾害损失快速评估方法，得到的评估结果与实际结果差别较大。为探讨评估结果偏离的原因，本文对不同地震损失评估方案进行比较分析，探讨了地震致灾性（地震影响场分布）、承灾体（人口）分布等因素对地震损失评估结果的影响。结果表明在此次地震快速评估中，基于宏观震中确定的地震影响场较微观震中更接近实际分布；地震烈度衰减的平均估计模型给出的地震烈度区面积明显小于实际面积；极震区存在抗震能力相对低的土木、砖木结构房屋，是造成该地震震级相对小而生命损失相对大的“小震大灾”的重要原因。对比分析结果表明，提高人口、房屋建筑等风险暴露数据的空间精准性，改善地震震中定位与地震影响场估计的准确性，将有助于提高地震应急损失评估的准确性。

地震地球化学离子、气体成分等其它测项观测现状

樊春燕, 陈华静, 陈其峰, 钱建秀

地震地球化学离子、气体成分等其它观测项目是地震地下流体观测网的重要组成部分，在地震监测预报工作中发挥了重要作用。本文对观测项目的规模、观测数据质量和数据预报应用3方面进行分析，梳理了地球化学离子、气体成分等观测项目的背景变化规律；指出近年来观测规模急剧缩小、观测数据评价体系不完善、台网管理缺失严重等现状；并提出需清理观测项目、完善仪器更新机制、加强台网管理和建立人员培训机制等建议。

整点气温缺测的插补方法研究及其初步应用

闫丽莉, 温少妍, 高文晶, 刘传军, 杨甜

长期连续完整的历史气温资料是震前气温异常判别研究的重要数据基础。本文考虑了参考站与缺测站之间的距离，建立改进的线性回归模型。利用该模型插补缺测和错误的气温整点值数据，在一定程度上解决了长期连续观测数据缺测的情况。通过对收集的唐山观测站气温整点值数据进行插补，并应用插补完整的数据分析研究了2012年5月28日唐山4.8级地震前兆异常。结果表明：①插补值与其前后观测值衔接吻合，插补后完整连续数据符合夏高冬低的年变规律；②插补误差在±0.5℃范围内的比例为60.2%，在±0.8℃范围内的比例为80.3%，其误差绝对值大于1.0℃的比例为9.6%，平均绝对误差为0.84℃，插补值与观测值的相关系数大部分在0.9以上；③从3月27日起出现增温异常，特别是震前2天增温幅度约8℃。

天津简易烈度计地震预警试验区建设

许可, 郭巍, 高也, 柳艳丽, 刘瑞瑞

通过建设80个简易烈度计观测点，与天津行政区内具备实时传输能力的测震台站和强震动台站共同组建了天津地震预警观测网络，初步实现了地震预警功能，提升了天津行政区的防震减灾能力，同时开展地震预警信息服务试验，为政府和社会提供地震预警信息。本文介绍了天津简易烈度计地震预警试验区的建设情况、台站分布情况、仪器性能指标、数据处理及数据记录情况，并探讨了简易烈度计在预警台网中的应用，获得了初步认识。