震灾防御技术

2025-3-版权页

2025 年 3 期目次

专题简介

蔡晓光, 李平

2025年台湾台南6.2级地震灾害特征及损失评估

周坤伯, 王自法, 赵登科, 王雪鉴, 王健明, 李兆焱

北京时间2025年1月21日0时17分，台湾省台南市发生6.2级地震，震中位于北纬23.24°，东经120.51°，震源深度为10 km。此次地震最大烈度达Ⅸ度，高烈度区主要分布在嘉义县和台南市，但整体震害较轻，具体表现为：部分房屋倒塌或受损严重，结构性破坏主要集中于梁柱构件；非结构性破坏则主要涉及装饰材料、填充墙及吊顶等构件。生命线系统中，桥梁受损较轻，主要破坏形式为桥台变形，道路破坏则以路面隆起与龟裂为主。次生灾害主要包括火灾、电力中断与山体滑坡，其中山体滑坡分布广泛，导致部分生命线设施受损及交通中断等问题。震害调查表明，地震动强度高、房屋建筑质量不高、抗震措施不完备是造成本次地震破坏的主要原因。本文将此次地震的震害特征与2016年高雄美浓6.6级地震进行对比，讨论了美浓地震破坏更严重的原因。此外，本文对比分析了美国地质调查局和本研究团队开发的地震损失评估模型在此次地震中的表现，发现美国地质调查局第一时间发布的经济损失评估偏于保守，人员伤亡评估过于模糊，而本研究团队开发的模型精度更高。

基于木质素加固的黄土工程场地桩基抗震性能研究

王妍, 钟秀梅, 王谦, 范开鹏, 池佩红, 郭梅

针对地震引起的地基土变形失效导致的桩-土脱空及桩基产生较大侧向变形问题，使用环境友好的新型绿色材料木质素对黄土工程场地的地基土进行加固。基于室内试验和数值模拟，考虑桩-土相互作用和改良黄土的加固深度，对木质素加固黄土工程场地的桩基抗震性能进行了研究。结果表明：（1）改良土层显著提高了桩周土体的横向约束刚度，增强了桩-土体系的整体动力刚度，从而提升了桩基抵抗高阶振动的能力，导致高阶频率向高频偏移，整体表现为频率上升。（2）改良土层可改变桩身反弯点位置，且两侧正负弯矩极值的绝对差值随改良深度h的增加先减后增；随h增大桩身位移整体呈减小模式，h=12 m时的桩头位移仅为h=0 m的27%。（3）改良土层可减弱桩-土相互作用系统的加速度响应，h=4 m时桩顶中心点的加速度放大系数最小，桩周土对桩基的支撑最强。（4）改良深度超过1 m即可将桩基的抗震性能从中等损伤Ⅱ类水平改善至基本弹性Ⅰ类水平；h=4 m时桩-土相互作用体系在震后的损伤及位移较小，综合考虑桩身震后的损伤、位移及地基土加固的经济性，可认为针对类似本文桩的桩长径比为20、配筋率为2%的模型，最优加固深度为4 m。（5）地震波的频谱特性对桩身弯矩的影响主要体现在桩身最大弯矩的最大值及反弯点位置，对桩身位移的影响表现在其沿桩身分布曲线的拐点数量及同一高度处桩身位移的数值差上，低频越突出，高频成分越丰富的地震波对桩身弯矩的影响越大，对桩身位移的影响反而较小。相关结论可为类似桩基加固的抗震性能提供参考。

地震作用下液化场地高层建筑结构桩筏基础动力响应研究

王佳利, 李雨润, 邵鼎松, 田兴旺, 梁艳

液化场地下高层建筑桩基抗震性能一直是防灾减灾工程中的热点问题，本文通过开展液化场地-桩筏基础-高层建筑结构体系动力响应大型离心机振动台试验，并基于STKO软件建立三维数值模型，通过对比土体超孔压比、土体加速度、上部建筑结构加速度和桩基弯矩等，验证数值模型的正确性和有效性；基于已验证的数值模型，输入不同峰值加速度的El Centro地震波，探究地震动强度对高层建筑桩筏基础的动力响应影响。结果表明，在相同地震波工况下，随着楼层的升高，楼层峰值加速度、最大位移逐渐增大，同时楼层峰值加速度放大倍数不断增加；在相同楼层处，随着地震动峰值的增加，楼层峰值加速度不断增大，楼层最大位移逐渐增大，但楼层峰值加速度放大倍数不断减小；小震作用下，土体并未发生液化，随着地震波峰值的增加，超孔压比上升的速度也随之加快，且土体超孔压比的波动程度随着地震动峰值的增加而变大；在小震作用下，桩身顶部会出现弯矩较大值，随着地震动峰值的增加，桩身弯矩峰值点位置下移，大震作用下，角桩、边桩及中桩的桩弯矩峰值均出现在液化层与非液化层交界处附近。

液化场地中高层建筑-桩筏基础-地下结构体系地震响应离心振动台试验研究

李雨润, 王铭, 邵鼎松, 田兴旺, 李赫

为了探究液化场地中高层建筑-桩筏基础-地下结构动力响应规律，本文设计并制作了高层建筑-桩筏基础–地下结构体系缩尺模型，利用大型离心机振动台设备，开展了液化场地中高层建筑-桩筏基础-地下结构体系动力响应试验研究。重点分析了在不同强度地震作用下，可液化场地土、高层建筑、桩筏基础和地下结构的动力响应特性，主要包括土体孔隙水压力、地基加速度、位移沉降、土压力等，并深入探讨了地基液化对高层建筑-桩筏基础-地下结构动力响应的影响。试验结果表明，高层建筑-桩筏基础下卧地基的液化程度最高；强震作用下桩筏基础与地下结构的存在，在一定程度上加速了二者之间土体孔隙水的排出；小震作用下筏板和地下结构的加速度响应放大，在强震作用下，由于地基液化对邻近结构的影响，筏板和地下结构的加速度响应先放大后减小；试验场地整体发生了不均匀沉降，地下结构上的土体存在明显的隆起变形；在大震作用下，地基液化对桩筏基础与地下结构有一定的减震作用。浅层土反应谱的短周期成分地震响应显著，深层土反应谱的长周期成分地震响应显著。

北川沈家包边坡抗滑桩抗震设计参数优化研究

赵志成, 蔡晓光, 金宝双, 薄景山, 李思汉, 徐洪路

本文以北川王家岩南侧沈家包抗滑桩加固工程为背景，通过现场低应变测试、混凝土强度测试、FLAC 3D数值模拟及拟静力理论计算，系统研究了强震作用下抗滑桩加固边坡的动力响应规律。结果表明，随输入地震动强度增大，PGA放大系数呈非线性衰减特征，抗滑桩可以显著抑制边坡动力放大效应，其阻滑能力随地震动峰值增强而提升，地震作用下桩顶位移9.78 cm满足规范容许限值；抗滑桩内力分布特征显示，桩身剪力与弯矩峰值位于滑面附近；参数敏感性分析表明，桩长16 m、间距6.75 m为最优抗震设计参数；拟静力法计算得出桩身峰值剪力与峰值弯矩较数值模拟分别偏小2.93%和5.87%，建议抗震设计安全系数取1.2以上；研究揭示了抗滑桩在强震作用下的动力响应机理，为高烈度区边坡抗震设计提供了理论与技术支撑。

机械连接式有限空间加筋土挡墙动力响应分析

袁超, 蔡晓光, 李思汉, 徐洪路, 赵志成, 乔艳阳

针对施工场地受限和地震频发区域中加筋土挡墙的应用需求，本研究通过开展机械连接式有限空间加筋土挡墙振动台试验，阐述了结构震害现象及墙体变形模式，分析了加速度响应、面板位移、筋材应变、潜在破裂面等力学行为变化特征。研究结果表明，挡墙加速度放大系数随着输入频率增大而增大，并沿墙高呈非线性分布，在墙顶处取得最大值。各工况结束后挡墙累积位移分别为1.09%H、1.28%H、2.05%H、10.96%H（H为挡墙高度），正弦波0.4 g结束后挡墙已发生中度破坏。筋材应变随输入频率增大而增大，并沿墙高呈非线性变化。潜在破裂面由墙趾出发，沿填料与边坡接触面发育；墙后机械连接处是结构薄弱处，设计施工时应进行相应加固。共振会使挡墙位移、筋材应变显著增加，导致挡墙破坏，工程中应避免结构发生该现象。本研究结果可为有限空间加筋土挡墙设计与施工提供参考，推动该结构在地震频发区的建设与应用。

双级模块式加筋土挡墙动力响应数值分析

祁高, 李思汉, 蔡博渊, 蔡晓光, 黄鑫, 王磊

针对地震作用下双级加筋土挡墙临界台阶宽度不明、上下阶墙高选取随意，不利于加筋土挡墙推广应用的情况，基于双级模块式加筋土挡墙的振动台试验结果，建立FLAC 3D数值模型，研究了不同台阶宽度（10、20 、30、40、50、60 cm）、不同墙高比（上下阶墙体分别为3/7、4/6、1/1、6/4、7/3）下加筋土挡墙的墙面位移、加速度响应及地震土压力分布情况。结果表明，面板位移随台阶宽度的增加先减小后增大，最小值出现在台阶宽度为50 cm工况中；加速度放大系数沿墙高非线性递增，上阶挡墙在台阶宽度为40 cm和60 cm时出现加速度响应衰减；下阶墙体土压力在台阶宽度为50 cm时数值最小；上下阶挡墙墙高比为4/6时，墙面峰值位移最小；墙高比为6/4时，上阶挡墙的加速度放大系数最大，墙高比为1/1时，下阶挡墙的加速度放大系数最大；墙高比为7/3时，上阶挡墙的地震土压力值最大，墙高比为1/1时，下阶挡墙的地震土压力值最大。综合分析可知，墙高比为1/1时，临界台阶宽度在50 cm附近；当台阶宽度为20 cm时，上下阶墙体高度应有所区别，不宜均分，也不宜差距过大。研究成果可为双级加筋土挡墙工程设计中台阶宽度和上下阶墙高设置提供数据支撑。

乌拉山山前盆地内新发现的隐伏活动断裂带——三湖断裂带

杜燕林, 贺为民, 许书雅, 秦晶晶, 卫蕾华, 戴骜鹏, 李芳

乌拉山山前盆地是河套断陷带的重要组成部分。探明乌拉山山前盆地内隐伏活动断裂的分布和晚第四纪活动特征，对于认识乌拉山山前盆地构造特征和震害防御具有重要意义。浅层地震勘探在乌拉山山前盆地内新发现1条隐伏活动断裂带——三湖断裂带，该断裂带由Fp3、Fp4、Fp5、Fp6断层组成，视倾向南，皆为正断层，其中，Fp3、Fp4、Fp6断层为晚更新世断裂，Fp5断层为中更新世断裂。选取三湖断裂带中经浅层地震勘探确定的上断点埋深最浅的 Fp3 断层上断点，开展钻孔联合地质剖面探测工作，并将Fp3断层修正为Fp3a断层。结果表明：（1）Fp3a断层的上断点埋深为29.0 m，结合光释光年龄数据，断错的最新地层形成于晚更新世晚期，证明该断裂为1条活动断裂；（2）Fp3a断层在晚更新世晚期发生了4次古地震事件，按照由老至新排序，事件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的垂直断距分别为1.88、2.12、0.70、5.70 m，说明Fp3a断层在晚更新世晚期活动频度较高，活动强度大。

基于PALM检测方法的地震构造背景分析——以2020年7月12日唐山5.1级地震为例

盛艳蕊, 王振宇, 周月玲

本文利用PALM（Phase picking, Association, Location, and Matchedfilter）全流程地震编目框架构建了2020年7月12日唐山5.1级地震前4天至后13天的高分辨率地震目录，共检测出135次地震事件，揭示了唐山地震序列的空间分布特征。从剖面看，唐山5.1级地震发震断层近直立，主震发生在深部15 km处，余震分布呈现从深到浅的趋势，整体分布呈现NW向，在东南部深度15 km处出现了微震丛集，定位后的地震分布与震源机制解NW向界面一致性较好。结合该区的V_P和V_P/V_S波速比分析，显示地震震中呈北西向展布，具有较好的收敛性，在深度8～12 km和20 km处存在着高波速比特征。

中天山某隧址区实测地应力场特征及其区域地壳稳定性意义分析

景俊杰, 罗永红, 乔国文, 李治财, 周赞

新疆中天山地质及构造条件复杂，某隧址埋深最大接近1336 m，探明隧址区地应力场特征和断层摩擦系数对隧址区稳定性评价具有重要工程及理论价值。本文基于隧址区内9个钻孔获得的37条实测地应力数据，通过统计及拟合数据，引入断层摩擦系数μ、地壳应力积累指标μ_m，并结合区域地震分布和震源机制等进行分析。研究表明，中天山隧址区最大水平主应力优势方向为N37°E，与区域构造应力场NNE方向相符；浅部地壳以水平构造应力为主，最大、最小水平主应力随深度线性增长梯度分别为0.024和0.017，应力状态以逆冲型为主，局部兼有走滑型。隧址区内断层摩擦系数μ分析揭示，其主要分布范围为0.15～0.3，表明大部分断层处于低强度状态，而F6断裂μ值达到0.39，明显高于其他断层，同时区内地壳应力积累指标μ_m近80%，应力积累不高，未达到临界滑动值0.5，但F6断裂处应力积累程度均高于0.5，说明F6断裂相较其他断层的应力积累更大，更具有活动性。结合NWW向断层附近地震频发及近年小震震源机制解特征，表明隧址区断层更易沿北西西向形成滑动。

Newmark位移预测模型改进及同震滑坡危险性评估研究

黄健航, 刘甲美, 王涛

基于Newmark累积位移模型的区域地震滑坡危险性评估是目前国内外主流的定量评估方法之一，而Newmark位移模型是应用该方法的关键。本文利用2008年汶川M_S8.0地震强震动数据，优化改进并建立了基于临界加速度、Arias 强度参数的线性和二次函数2种形式的Newmark位移模型，同时与已有位移预测模型在拟合优度上进行对比。利用2013年芦山M_S7.0地震强震动数据进行对比分析，验证了改进模型的精度和有效性。基于改进模型及前人模型，开展了2017年九寨沟M_S7.0地震诱发同震滑坡危险性评估分析，预测位移与实际地震滑坡分布对比显示，改进模型的ROC曲线成功率（S_AUC=0.913）略高于前人模型，表明其对地震滑坡高危险区的评估效果更佳，可为青藏高原东缘等类似地区的同震滑坡识别提供参考。

积石山6.2级地震诱发中川乡流滑运动特征数值分析

田华俊, 常晁瑜, 杨顺, 乔峰, 绽蓓蕾, 赵云辉

甘肃积石山6.2级地震诱发了1处特殊的地质流滑灾害，使青海省民和县中川乡金田村和草滩村一带受到了严重的人员伤亡与经济影响。本文在现场调查流滑运动和堆积特征的基础上，运用离散元方法探究中川乡流滑的运移过程及运动特征，得出了以下结论：（1）中川乡流滑具有快速远程的运动特征。整体的运动速度相对较快，流滑区运动平均速度为1.16 m/s，冲击速度为2.85 m/s，局部最大速度可达25.6 m/s，具有极强的瞬时冲击力和破坏性。（2）中川乡流滑的滑动距离远，最大位移可达2.8 km，致灾范围表现为长条状。运动的流态化是造成在平缓场地发生大面积致灾范围的原因。（3）特殊地形造成流滑具有多处堆积区，是东侧堆积区堆积体较少的根源。土坝的破坏和流通区的变窄造成了流滑速度增大和滑动距离增长。中川乡流滑运动特征的分析对此类灾害的防范具有重要的理论依据和现实意义。

场地地震反应分析的研究进展与展望

吴双兰, 陈佳鑫, 陈国兴, 张正阳, 野津厚, 赵凯

场地条件、地震动输入对地震动表现有显著影响，因此，深入了解场地的抗震性能并分析其对地震动的响应，对于理解地面运动至关重要。本文综合考察了场地条件和地震动输入对场地地震反应的影响机理，并全面概述了目前广泛使用的地震反应分析方法。场地地震反应分析是场地地震安全性评价和工程结构抗震设计的重要环节，主要分为确定性和不确定性分析方法，两者的主要区别在于是否考虑土体参数及地震动参数的不确定性。目前国内外研究学者针对确定性振动分析方法的研究较多，而对于随机振动分析方法的研究成果则相对较少。文章对需深入探索的研究工作进行了展望，旨在为场地地震反应分析未来的研究方向提供有价值的参考和指导。

混杂纤维对跨蠕滑逆断层隧道衬砌抗错断性能的影响

廖云洋, 张恒, 廖如鹏, 汪优, 李苇航

位于断层蠕滑错动地段的隧道存在结构破坏风险，钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善混凝土韧性，有效减缓断层错动带来的衬砌裂缝延展，但相关研究较少。在修正既有钢-聚丙烯混杂纤维混凝土本构模型基础上，基于Najar公式计算损伤变量，使用ABAQUS建立跨蠕滑逆断层隧道三维模型，对不同断层错动量下，不同纤维类型、掺量的混凝土衬砌力学性能和损伤开展研究。结果表明，断层倾角为60°时，不同错动量和纤维参数下隧道衬砌的受影响范围均为以错动带为中心的100 m，拱顶最大主应力和纵向应变极值、拱脚剪应变和拉压损伤极值最大；掺入适量纤维能明显增强衬砌力学性能并减少损伤，且混掺效果较单掺更优；混掺纤维时，在一定范围内提高某种纤维掺量能更有效地改善衬砌力学性能和损伤，并削弱拱顶最大主应力、加强拱脚受压损伤对另一种纤维掺量的敏感性；断层竖向错动不超过30 cm时，掺入适量混杂纤维可较好地满足衬砌受力变形及损伤需求，超过30 cm后可结合其他防错断措施。

跨海桥梁地震-冲刷联合作用危险性分析

杨怀茂, 马祥伟, 陈上有

本文以某跨海三塔斜拉桥为研究对象，开展了地震-冲刷联合作用下三塔斜拉桥危险性分析，给出了合理冲刷深度计算方法。首先，提出了地震-冲刷联合作用下桥梁危险性分析流程。其次，建立了符合P-Ⅲ分布的地震危险性模型，利用蒙特卡罗模拟的数值结果拟合了冲刷危险性模型。同时，以该背景桥梁为原型建立了三塔斜拉桥的非线性动力分析模型，进行了一系列非线性时程分析，在地震和冲刷危险分析模型的基础上，建立了三塔斜拉桥在确定和可变冲刷深度下的破坏概率模型。最后，通过地震-冲刷联合作用下的破坏概率模型计算出合理的冲刷深度。本文提出的危险性分析框架和分析结果可为地震-冲刷灾害下类似桥梁的设计提供理论依据。

考虑地震动摇摆分量影响的高层钢框架结构动力响应及地震易损性分析

韩淼, 田付超, 周洲

为研究摇摆分量对高层钢框架结构抗震性能的影响，本文以不同刚度的两栋20层钢框架结构作为研究对象，选取89条近断层脉冲型地震动平动记录，利用频域法生成相应的地震动摇摆分量时程，研究了不同刚度的两栋高层钢框架结构在平动工况和平动-摆动耦合工况下的结构动力响应，对比了不同工况下结构的地震易损性水平。结果表明，所有工况中刚性结构的楼层加速度均大于柔性结构，而层间位移角结果反之，且柔性结构的地震易损性曲线高于刚性结构。与平动工况相比，考虑摇摆分量影响时，刚性结构的层间位移角和楼层加速度的最大增量分别可达81.6%和90%，柔性结构的最大增量可达170%和144%。采用易损性中位值衡量易损性水平的变化，与平动工况相比，考虑摇摆分量影响时，易损性中位值出现显著降低，刚性和柔性结构的易损性中位值最大可降低42.4%和55.5%。对于刚性结构，极限状态等级越低，地震动摇摆分量对易损性中位值的影响越大；对于柔性结构，这一规律相反，结构的极限状态等级越高，地震动摇摆分量的影响越大。

基于精细有限元的兵马俑抗震性能评估

秦立科, 陈敏, 段晓彤, 周效丞

为了分析兵马俑的地震响应情况并探讨不同因素对兵马俑抗震性能的影响，对武士俑进行建模与有限元计算。通过时程分析确定兵马俑的运动状态和启动滑移、摇晃的地面峰值加速度临界值，并以刚体运动理论进行对比，得到了摩擦系数、重心高度、地震大小、地震方向对兵马俑的抗震响应影响。结果表明，兵马俑在地震中会发生静止、滑移、滑移摇晃、摇晃或倾覆5种运动状态。随着摩擦系数和地震加速度增大、宽高比降低，兵马俑更容易在地震中发生摇晃或者倾覆，反之则更倾向于滑移或静止。当兵马俑发生倾覆时，颈部与腿部将发生断裂破坏，其余运动状态材料均未出现失效。俑的前后向最易失稳，该方向宽高比也最小。兵马俑地震响应的数值模拟结果与刚体理论分析基本一致，可以将兵马俑看作刚体并采用理论公式进行快速评估。

甘肃积石山6.2级地震（青海震区）房屋震害及震害异常区浅析

杨传成, 陈浩, 李智敏, 盖海龙, 苏旭, 杨彬

2023年12月18日23时59分，在甘肃省临夏回族自治州积石山县（35.7°N，102.79°E）发生6.2级地震，震源深度为10 km。此次地震造成震区大量房屋倒塌，151人遇难，979人受伤。甘肃积石山6.2级地震最大烈度评估为Ⅷ度（8度），Ⅷ度（8度）区面积331 km²，包含异常区面积15 km²（甘沟乡），本研究调查了青海震区不同烈度区的房屋震害及Ⅷ度（8度）区内3个异常地区。调查结果显示，Ⅷ度（8度）区土坯、土木房屋受损较为严重，砖混、框架结构破坏较轻。该区域内由于地形、建造等原因，导致甘沟乡破坏较为严重；金田村由于饱水原因导致黄土液化产生流滑，造成严重的人员伤亡；寨子山地区发育的大量裂缝需要进一步开展监测治理工作。根据以上震害分析，对未来灾后重建及后续震灾防御提出参考性建议。

水流作用下库区滑坡涌浪传播及波压分布规律研究

杜修力, 陈海锋, 王丕光, 董慧慧

西部山区由于其地形地势特点，极易发生地震滑坡等灾害，滑坡体高速入水产生涌浪，对建筑结构造成巨大危害。本文基于计算流体动力学（CFD）的FLUENT软件，建立了滑坡涌浪三维数值模型，通过已有的物理模型试验验证了该数值方法的有效性，进一步探讨了水流动力作用下滑坡涌浪的传播规律及动水压力的变化规律。数值模拟结果表明，考虑水流作用后，涌浪波高的变化随着流速的增加而增大，流速0.5 m/s时波高约为无水流的3倍；不同测点处首浪动水压强最大值，以及动水压差会不同程度受水流作用的影响，动水压差最大能达到600 Pa；当滑坡体的宽度增加1倍时，波压波动的相对变化增加了15%；滑坡体滑速增大1 m/s时，波压波动的相对变化增加了约17%。

基于强震场景模拟的京津冀区域医疗系统协同救援研究——以唐山市为例

郭小东, 李圣楠, 王志涛

对伤亡人员的救治是震后应急救援工作的首要内容，医疗系统作为救治伤员的主力，其震后的功能损失和恢复能力决定了震后救援的效率。本文选取区域尺度的医疗系统，通过情景构建的方法研究强震情景下的区域协调救援。首先对震中城市的震后供需状态、医疗系统救援能力进行分析，并考虑道路系统损失对震后救援的影响，分析城市震后应急救援能力。在城市医疗系统不足以支撑自身救援的情况下，考虑区域其他城市协同救援，对周边城市医疗系统救援能力进行分析，协同救援的城市需遵循城市内外两层供需平衡的逻辑，统筹考虑周边城市的资源容量限制与总救援时间最小化问题，从而选择最优救援方案，为京津冀区域强震情景下协同救援提供思路。