• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

专题简介

刘爱文 王宁

刘爱文, 王宁. 专题简介[J]. 震灾防御技术, 2023, 18(2): 1-2.
引用本文: 刘爱文, 王宁. 专题简介[J]. 震灾防御技术, 2023, 18(2): 1-2.

专题简介

  • 我国是活动断裂分布广、地震活动强烈且地震灾害严重的国家。大型活动断裂带往往长达数百公里,甚至上千公里,跨区域生命线工程由于条件限制难以避让,穿跨越地震风险较高的活动断裂在所难免。随着我国经济的快速发展与基础设施建设的不断推进,川藏铁路和公路、西气东输等国家生命线工程均跨越多个大型地震断裂带,如2001年昆仑山8.1级地震造成青海格尔木至西藏拉萨格拉输油管道破裂、2022年青海门源6.9级地震造成祁连山隧道及其附近桥梁严重破坏,致使兰新高铁中断。这些震害经验教训表明,目前对穿跨越断层的重大基础设施存在地震作用认识不清、致灾机制不明和抗震韧性不足等问题。

    穿跨越活动断裂重大工程的地震安全一直是学术界关注的热点问题。虽然各国的抗震设计规范均提出了对活动断层的避让原则,但作为能源大动脉的输油气管道及交通枢纽的铁路和公路的桥梁、隧道等重大生命线工程穿跨越活动断裂的情况却经常发生。目前,穿跨越断层的土木工程和基础设施的地震安全问题是与国家发展战略需求相衔接的重大工程建设必须面对的迫切问题,有必要通过不同的方法,包括理论分析、数值模拟和模型试验等,系统而深入地研究穿跨越活动断裂的输油气管道、桥梁、隧道等生命线工程的结构地震响应,揭示其破坏机理,提出有针对性的穿跨越活动断裂工程结构抗震措施,进而提升穿跨越断层基础设施的抗震性能。随着全球强震观测台网建设与发展,在我国台湾集集7.6级地震、四川汶川8.0级地震以及土耳其7.8级双震等国内外破坏性大地震中,人们获得了大量近断层强震动记录,对研究断层强震动速度脉冲、永久位移的产生机制提供了宝贵资料。同时,在地震学方面,基于震源破裂物理过程的地震动场模拟方法也取得了突破性进展。通过地质学、地震学和工程学的联合研究,可以为解决穿跨越断层基础设施的地震安全问题提供科技支撑。

    本期专栏收录的文章在断层穿跨越工程场地的地震作用(包括断层位错及强地面运动)、穿跨越断层工程结构破坏机理及相关抗震实验、穿跨越断层工程结构抗震设计及抗震韧性提升等方面展开了研究。袁勇等采用1-g振动台模型试验,通过分析隧道纵向加速度响应和应变响应,研究注浆加固断层破碎带对跨断层隧道的减震机制与效果。结果表明,注浆加固可以显著减小断层的破碎带与上盘岩体交界处加速度响应和Arias烈度,降低隧道衬砌环动应变沿纵向的差异,从而有效地减小跨断层隧道的加速度放大效应与变形差异。刘继国等以穿越天山博罗科努-阿其克库都克断裂带隧道为研究对象,建立了考虑混凝土损伤特征以及钢筋的弹塑性行为的精细化三维隧道模型,通过分析跨走滑断层隧道在超挖、铰接与减震层组合设计工况下的纵向位移变形、衬砌断面损伤和应力分布特征,探讨了联合抗错断设计方法的有效性,为后续类似工程提供了设防依据。郭远鹏等基于自行研制的断层位错模型试验装置,采用数字图像相关技术(DIC)非接触式全场监测手段,通过1∶80缩尺模型试验,研究60°倾角逆断层错动作用导致上覆土层剪切破裂的过程。综合分析了上覆土层与隧道相互作用对覆土剪切破裂扩展、覆土变形和地表变形的影响,总结出逆断层错动作用下上覆土层与隧道之间的变形传递形式。彭述权等以内马铁路一期三标段为工程依托,将地震动和断层错动位移简化为作用在隧道上的静荷载,利用有限元数值模拟方法,对地震动与断层错动联合作用下穿越断层破碎带的隧道结构的纵向响应进行模拟,并通过解析解开展参数敏感性分析,揭示了断层错动位移量、两侧围岩地基系数与断层破碎带地基系数比以及围岩与隧道结构刚度比对隧道结构纵向响应的影响规律。钟紫蓝等基于管-土相互作用三维非线性有限元分析方法,以碳纤维复合材料(CFRP)缠绕角度和管道内压作为关键变量,研究了逆断层作用下埋地油气钢管经外包CFRP加固后的非线性响应规律和破坏模式。结果表明,CFRP加固钢管可以显著提高其抵抗逆断层错动的能力,为实际工程中逆断层错动下埋地钢管的加固形式提供了新的技术方案和建议。李小军等以垂直跨越走滑断层的多跨简支梁桥为例,建立了基于OpenSees有限元模拟平台的桥梁结构数值分析模型,探讨了不同地震作用输入模式对跨越发震断层桥梁结构地震反应计算结果的影响,进而提出采用一致地震动作用叠加永久位移静力作用的桥梁结构反应来近似模拟实际地震作用下跨断层桥梁结构地震反应的建议。

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  • 网络出版日期:  2023-07-28
  • 刊出日期:  2023-06-30

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