震灾防御技术

2022 年 4 期封面

2022 年 4 期目录

专题简介

陈少林

土-结构群相互作用体系地震响应振动台试验研究

王国波, 王垚, 王建宁, 董正方

设计并开展一系列土-结构群相互作用体系振动台试验，考虑结构数量、地震动类型与幅值等参数，研究土-结构群相互作用对结构及场地土响应的影响，并对模型土参数确定方法进行分析。研究结果表明，地表建筑物的存在并不总是减小自由场地面运动，但地面运动随着地表结构数量的增加而降低；土-结构群相互作用对位于结构群中心的结构响应影响最大，且会放大土体卓越频率附近的响应成分；不同评价指标之间具有不同的侧重点，但均可较好地评价结构群之间的相互作用；输入地震动的总能量越高，土-结构群相互作用越明显。

SV波斜入射时地铁车站-土-邻近地表框架结构动力相互作用分析

张季, 蒋玮, 谭灿星, 许紫刚, 唐柏赞, 庄海洋

地震作用下地铁车站和邻近建筑间的动力相互作用问题已引起许多学者的关注和重视，然而斜入射地震波作用下的相互作用分析研究较少，有关规律仍不明确。为此建立基于黏弹性人工边界的地铁车站-土-地表框架结构整体动力分析有限元模型，围绕入射角、地上与地下结构间距、场地类别等因素，采用频域刚度矩阵自由场地震响应分析方法获得任意角度斜入射SV波作用下地铁车站-土-地表框架结构动力响应规律。研究结果表明，地表框架结构的存在会显著增大车站中柱轴力幅值，当地表框架结构与车站紧邻时，中柱轴力放大幅度最大为730%，放大效应会改变轴力随入射角的变化规律，总体上使车站中柱轴力在SV波垂直入射和超临界角10°左右入射时均具有相当的幅值；地表框架结构对地铁车站层间位移角的影响与场地条件密切相关，在较硬的场地（Ⅱ类场地）中，车站层间位移角放大幅度最大为74%，在较软的场地（Ⅳ类场地）中，车站层间位移角缩小幅度最大为30%；地铁车站的存在对地表框架结构层间位移角具有放大作用，总体上地铁车站与地表框架结构的距离越近，放大作用越明显，地表框架结构层间位移角放大幅度最大为52%。建议将0°入射和超临界角10°左右入射工况作为地上或地下结构地震响应分析的不利工况。

土-桩-隔震结构非线性动力相互作用分析方法综述

庄海洋, 于旭, 刘英

近年来，土-桩-隔震结构非线性动力相互作用成为结构抗震领域热点研究问题之一。首先，在回顾现有土-桩-隔震结构非线性动力相互作用研究的基础上，分析国内外学者针对土-桩-隔震结构动力相互作用采用的主要分析方法，包括理论分析法、整体时程分析法、模型试验法及能量分析法；然后，系统地总结了目前考虑土-结构相互作用的隔震结构动力反应相关研究成果；最后，分析了现有研究存在的不足及亟待解决的问题，并给出相关研究建议。

土-桩-钢框架结构动力相互作用特征研究

陆新宇, 景立平, 余佳科, 王展, 齐文浩

利用振动台模型试验和有限元数值模拟的方法对土质地基-群桩-钢框架结构体系动力相互作用的规律和特征进行研究，并讨论了基桩长径比对于体系动力相互作用特征的影响。试验地基土体模型为均匀粉质黏土，剪切波速约为213 m/s；群桩基础由9根长2.0 m、直径0.1 m的基桩3×3对称布置；上部结构模型简化为三层钢框架结构。本文研究结果表明：土-桩-钢框架结构体系的阻尼比相较固定基础情形有所增加，输入相同地震动时其地震反应小于固定基础情形；动力相互作用体系中运动相互作用的贡献与惯性相互作用相当，不应忽略；随着基桩长径比的增大，运动相互作用增大，钢框架结构的加速度反应增大。

地基土-反应堆厂房-核电辅助厂房结构相互作用体系地震响应分析

王波, 陈少林, 高雷, 唐晖

土-结构相互作用分析是核电结构抗震设计的重要环节，考虑到附属厂房可能导致反应堆厂房处于最不利工况状态，对地基土-反应堆厂房-核电辅助厂房结构相互作用体系地震响应进行研究。基于PASSI算法，提出显-隐式单元层计算方法，实现显、隐式交替计算，保持高效性的同时，提高计算稳定性。通过场地分析算例和土-结构相互作用分析算例，与ABAQUS软件计算结果进行对比，验证计算方法的可行性。以某核电站为对象，分析同一基础上相邻厂房对反应堆厂房地震响应的影响。研究结果表明，在基岩场地上，安全厂房通过基础和场地对反应堆厂房的作用较小，对反应堆厂房地震响应的影响较小；地震动输入下，燃料厂房和电器厂房加大了反应堆厂房位移峰值，减小了反应堆厂房加速度反应谱峰值，并使反应堆厂房顶部点加速度反应谱峰值向高频移动；与反应堆厂房共用同一基础的辅助厂房，应与反应堆厂房作为整体进行地震响应分析，至少应将与反应堆厂房相连的辅助厂房作为整体进行分析。

考虑SSI效应的核电厂直立翼墙与排水沉管交叉体系静动力响应分析

尹训强, 付忠余

某核电厂的联合泵房两侧直立翼墙以及排水沉管为交叉设计，且属抗震I类物项，因此，考虑土-交叉体系结构动力相互作用是抗震安全性评价的关键技术问题。以实际核电厂条件为背景，基于ANSYS分析平台建立了翼墙-沉管交叉体系-地基静动力分析模型，运用UPFs创建的粘弹性边界单元考虑无限地基辐射阻尼影响及地震动的输入，并精细化模拟地基材料的力学特性及交叉体系的空间分布形态，开展了静动力荷载联合作用下翼墙-沉管交叉体系的响应分析，探究交叉体系结构的应力、变形及加速度峰值等响应的变化规律。计算结果表明：直立翼墙与排水沉管交叉部位出现了应力集中现象，翼墙结构的竖向加速度响应与竖向及顺沉管水平向位移变形有较大变化，沉管在交叉部位的响应也有显著增加。研究成果可为核电厂取水工程构筑物的类似交叉体系设计提供技术参考。

芦山6.1级地震与泸县6.0级地震人员伤亡对比分析

代友林, 刘洋, 梁远玲, 肖本夫, 杨璐遥

本文根据芦山6.1级地震及泸县6.0级地震现场调查资料，对比分析2次地震伤亡人员的空间分布及伤亡原因，得出避震不当是造成2次地震人员伤亡的重要因素之一。其中，芦山6.1级地震重伤及遇难人员多集中在Ⅶ度区，多数因次生地质灾害躲避不当致伤；泸县6.0级地震伤亡人员数量与地震烈度呈现正相关性，重伤及遇难人员均因房屋及其附属构件震损致伤。根据分析结果，从科普宣传、房屋及其附属构件抗震设防、次生地质灾害防治方面提出建议，为当地防震减灾提供参考。

四川雅安地区场地地震动影响特征分析

闫静茹, 张郁山, 邓菲, 李伟

为分析雅安地区场地结构引起的震动特性，选取该地区重大安评项目中的实际测试钻孔进行场地地震反应分析，采用等效线性化方法，并以NGA强震记录为输入，开展场地反应计算，在全面分析该地区场地地震特征的基础上，以峰值速度为参数指标，研究场地条件引起的峰值速度放大效应。研究结果表明，雅安地区场地卓越周期约为0.2 s，自振周期为0.2 s的建筑结构破坏相对严重；随着基岩峰值加速度的增大，峰值速度呈增大趋势，峰值速度与峰值加速度变化趋势并非完全一致，分析场地效应时应考虑多种地震动参数的变化规律；不同地震输入下峰值速度放大系数为1～1.8；峰值速度放大系数k_v在不同强度基岩输入下，大致呈随等效剪切波速的增大而减小的趋势，软土场地更易引起场地峰值速度的放大，这种现象在芦山地震中较为明显。

青海玛多M_S7.4地震前b值时空变化特征

杜航, 杨云, 郑江蓉, 王俊, 张扬, 宫杰

大量研究表明地震孕育过程中存在相对平静期，该阶段b值会相对下降，b值变化在地震活动性研究中起着十分重要的作用。2021年5月22日青海玛多发生M_S7.4地震，为研究地震前b值时空变化特征，本文截取2009年至震前地震目录，将地震目录分为去除余震目录、完整地震目录，对比研究b值变化特征。研究发现，玛多M_S7.4地震前1年b值开始低于均值且不断下降，至b值有上升趋势时地震发生，扩大到区域内其它5级以上地震，也符合此规律，地震发生后b值明显上升，短时间内又下降至较低位置，并一直处于较低位置直至下次地震发生；从b值空间扫描结果看，玛多M_S7.4地震前，震中位于低b值区域，该位置为b值最低处；通过不同时间段的b值空间扫描结果，可发现玛多M_S7.4地震发生前低b值区域向震中不断迁移，表明地震发生前震中附近应力不断集中；b值空间扫描时，完整地震目录掩盖了中强震震中区域低b值特性，去余震地震目录较好的凸显了中强震震中区域低b值特性。

基于无人机测量的微地貌提取−以昆中断裂（巴隆-温泉段）为例

殷翔, 刘炜, 姚生海, 盖海龙

无人机测量具有高清晰度、大比例尺、小面积、高现势性的优点，为地貌参数获取提供更准确可靠的活动构造定量参数，克服传统测量方法工作量大、效率低、受自然条件限制等缺点，可提供厘米级定位数据，从而显著提升图像元数据的绝对精度。利用大疆精灵4 RTK小型多旋翼高精度航测无人机，获取昆中断裂（巴隆-温泉段）在龙通村北的高精度DEM地貌数据，通过对微地貌的提取，初步确定断裂在该处的水平位错量为2.1～15.4 m。分析获取的8条陡坎剖面，认为其中5条陡坎形成后受到水流侵蚀作用较小，陡坎高度基本相似，断裂实际垂直位错量为0.6～0.9 m。研究结果表明，无人机航测技术是识别复杂地貌构造信息并提取相关活动构造参数的有效手段，可为断裂的定量研究提供可靠的数据基础。

吉林龙岗火山区形变特征与隆升机理分析

胡亚轩, 赵凌强, 张文婷, 梁国经, 綦伟

吉林龙岗火山区是第四纪活动火山，具有潜在喷发危险。通过GNSS和水准资料分析区域三维地壳运动，得出2011—2019年相对欧亚板块水平运动以东南向为主，速度＜10 mm/a。敦化-密山断裂以东受日本2011年“3·11地震”影响强烈，现以拉张运动为主；近年来水准资料揭示火山区垂直运动以隆升为主。2014—2019年的InSAR资料显示隆升集中在靖宇一带。结合MT剖面反演得到的深部电性结构，龙岗火山区西侧高阻体分布在深度18 km以上，金龙顶子火山下方最浅。中部为早期喷发形成的火山，下方高阻体分布在深度40 km以上，东侧抚松一带分布在深度约20 km以上，地壳范围内的高阻结构表明岩浆已固结。高阻结构层可分辨出断层两侧电阻的差异性。高阻体下方存在大规模低阻结构，推测为中下地壳岩浆系统。金龙顶子火山深度10 km以下的低阻结构可能为岩浆通道，并与中下地壳岩浆系统相连。东侧区域岩浆平均深度约30 km，相对较浅。龙岗火山区幔源物质的上涌及间断性的向上运移引起地壳隆升及地震活动。

1990—2015年中国沿海低地地震高危险性地区的人口暴露研究

冯思琦, 吴清, 沈鎏澄, 王惠铎, 温家洪

中国沿海低地人口稠密、经济发达，是包括地震在内的自然灾害频发地区。由于已有研究成果缺乏对地震灾害暴露和风险的研究，本文利用CoastalDEM、Worldpop人口和中国地震动参数区划等数据，分析1990—2015年中国沿海低地地震高危险性地区人口暴露时空变化特征。研究结果表明，中国沿海低地地震高危险性地区面积为15.1×10⁴ km²，约占全国沿海低地总面积的70.6%；1990—2015年，沿海低地地震高危险性地区暴露人口不断增加，2015年暴露人口达16869万人，与此同时，城市人口快速增长，而农村人口大幅下降。

地下结构地震反应的平面计算模型研究

殷琳, 舒恩, 楼梦麟, 蔡海兵

采用平面应变模型对地下结构进行地震反应分析时，其核心问题是中柱的二维等效简化。常用的简化方法是将中柱的材料性质（如弹性模量和密度）进行折减。在此基础上，进一步引入空间约束影响系数和三维还原系数，提出新的中柱二维等效简化方法。针对不同简化方法，分别建立对应的地下结构地震反应分析平面应变模型，计算各模型的地震反应。通过与三维模型计算结果进行对比分析，研究不同简化方法的合理性。计算结果表明，本研究建议的方法可有效提高地下结构平面应变模型的计算精度。

国家地震烈度速报与预警工程项目台站连续波形数据包实例解析

陈力刚, 张晓宇, 邢康, 贾漯昭

国家地震烈度速报与预警工程项目对台站数据包格式采用了新的定义，原有地震波形分析计算软件无法直接处理预警项目产出的数据包，为解决这个问题，本文通过一组实际采集的十六进制数据，对该数据包新变化及定义，以图表形式详细解析了“wc”连续波形数据包中固定头段区、可变头段区和数据区等组成部分的关键字节内容及其逻辑关系，指出数据区Steim2的解压算法本质是将32 bit数据有效拆分为差值时间序列后重新还原数据的过程，并利用C语言给出解析“wc”连续波形数据包的可操作方案。

1976年唐山大地震CPT液化数据库重构

董林, 桑志心, 王蕾, 夏坤, 吴平川

1976年唐山大地震导致了范围广、灾害严重的液化震害。地震发生后，已有学者对液化场地进行了2次静力触探测试。本文首先给出基于2次测试数据的唐山大地震CPT液化数据库，利用中国规范方法和NCEER推荐方法对数据库进行液化判别，发现针对第1次测试数据的判别成功率较高，而针对第2次测试数据的判别成功率较低。经30年的时间，绝大多数测试点的液化层强度与埋深均发生了较大变化，第2次测试时土层液化可能性已发生了较大变化，其测试数据对液化判别方法的改进意义较小。利用第2次测试的摩阻比R_f将第1次测试数据p_s分解为q_c和f_s，相比第2次测试数据，分解指标具有更高的可靠性。为此基于第1次测试分解数据构建唐山大地震CPT液化数据库，为液化判别方法改进提供数据支持。

中缅油气管道跨断裂地震变形的GNSS观测

郑舒元, 王建雄, 崔建文

中缅油气管道工程是我国重要的能源战略项目，该工程沿线地质背景复杂、破坏性地震多发，尤其是在云南境内跨越的3条大断裂曾发生过7级以上大震，有再次发生破坏性地震的可能性，对管道安全有潜在威胁。中缅油气管道地震观测项目通过在管道与3条断裂交汇处布设3组GNSS观测点，观测地震可能引起的断层位错，进而估计管道可能的变形影响。基于观测数据，分析影响观测的因素及断层位错的观测误差。管道变形承受能力对比结果表明，GNSS跨断裂变形观测系统能够有效观测断裂的位错，进而估计其对管道产生的影响。

基于避难弱者需求视角的县域避难场所规划研究−以长宁“6·17”地震灾后调研为例

李文静, 翟国方, 陈伟, 刘瑀

县域避难场所规划建设薄弱，灾后老年人等避难弱者的需求不能得到充分满足。长宁“6·17”地震发生后，笔者赴灾区调研，对老人、妇女、儿童等避难弱者进行访谈，深入了解避难弱者的避难经历、对避难场所的认知及相关需求，总结避难弱者在灾后初期、中期、后期阶段的需求变化及对避难空间的诉求。在避难弱者需求视角下提出县域避难场所规划提升措施，包括建立避难弱者数据库、优化避难场所选址、提高避难场所建设标准、加强对避难弱者“定制化”的防灾宣传和避难引导等，以保障避难弱者的生命安全，提升避难生活质量。

基于Logit模型的居民地震保险购买意愿和行为的背离分析

袁庆禄, 何伟铭, 李楠, 孙瑞婷

为真实了解和深入研究居民地震保险购买意愿与行为的背离现象及其形成机制，以全国不同省份居民作为研究对象，开展专项问卷调查，并采用Logit模型进行回归分析，提出提升居民购买地震保险意愿并付诸行动的相关建议。研究结果表明，居民对地震断裂带的判断属于地震风险感知变量，对投保意愿和购买行为均产生显著的正向影响；是否购买其他保险和是否通过网络捐款属于普通风险感知变量，对投保意愿产生显著的正向影响，对购买行为产生正向影响但不显著；地震风险感知变量既可增强居民的投保意愿，又可促使居民付诸实际购买行动；普通风险感知变量虽能增强居民的投保意愿，但对购买行为无效力，使投保意愿和购买行为表现出一定程度的背离。

新疆拜城M_S5.4地震无人机遥感快速灾情获取与分析

李金香, 谭明, 孙甲宁, 吴国栋, 赵江涛, 李波

以2021年3月24日新疆维吾尔自治区阿克苏地区拜城县M_S5.4地震为例，利用无人机进行灾区航拍，结合现场调查完成灾区地表破裂情况、建筑物毁坏程度、道路毁坏程度无人机遥感灾情获取与分析。研究结果表明，此次拜城地震产生长约5 km的地表破裂带，主破裂带具有左旋走滑特征，与主压应力场方向一致；受地震动、地表破裂、场地类型及土壤成分等因素影响，地表破裂带周边老旧砖木结构房屋不同程度受损，乡村道路不同程度破坏；此次地震造成的地表破裂和震害分布情况受断裂带控制。