三峡工程地质勘察研究的理论与实践

举世瞩目的三峡工程目前已进入关键的建没阶段。本文从区域稳定与地震危险性、水库区工程地质与环境地质、水库诱发地震、坝址及建筑物工程地质以及天然建筑材料等五个方面论述三峡工程长期以来所进行的工程地质勘察研究工作,并着重对三峡工程区的地质地震问题作了较为详细的探讨。最后对这一巨型工程的地质勘察工作进行了经验总结。     

城市工程与地质评价研究现状与展望

本文是对"城市地质环境与工程"学术研讨会中关于城市工程地质评价专题的一个综述,主要包括城市基础地质填图与工程地质评价、城市工程地质环境地质信息技术两项内容。本文除对此部分论文作以概要介绍外,重点对工程地质评价的有关问题作以阐述。同时对相关问题的前景进行了探讨。     

基于GIS与数值模拟的三峡水库库首区诱发地震危险性评价

采用GIS与数值模拟相结合的方法对三峡水库库首区诱发地震危险性进行评价。通过研究水库诱发地震的影响因素,建立模型进行数值模拟。在GIS平台上,综合数值模拟结果与诱发地震监测结果,建立危险性评价数据库。在GIS支持下,采用最大拉应变准则判别拉伸破坏,采用摩尔-库仑准则判别剪切破坏,对单元进行评价。利用诱发地震监测资料,以发生诱发地震单元的第一主应力、第三主应力、位移作为危险单元的标准,对单元进行二次评价。研究结果表明,建立同一GIS平台下的水库区地质环境、监测资料数据库是建立多因素综合评价模型的基础。采用地震评估模型对模拟结果进行评估,结合监测资料对评估成果进行修正,在三峡库首区水库诱发地震危险性评价中具有一定的可信度。     

玄武湖水下交通隧道环境地质条件分析及工程方案评价

城市水下交通隧道,既在城市,又于水下,是一种脆弱环境下的典型的地质工程。本文对玄武湖水底交通隧道施工不良地质条件、城市环境约束因素以及隧道工程可能带来的环境影响问题作了具体分析,进而对隧址及施工方案作了初步评价。     

滩海区人工岛场地地震安全性评价

本文以辽河口滩海区人工岛场地为例, 从区域地震地质、近场区地震地质、区域地震活动等方面, 讨论了滩海区人工岛基本地震地质环境特点, 在此基础上, 完成场地地震烈度、地震设防参数、场地地震地质灾害等影响人工岛场地安全性的因素评价。结果说明, 从场地地震安全性角度, 本文所评价的场地, 对人工岛兴建是适宜的。     

概率地震危险性评价系统开发

工程建设时必须对工程场地的地震危险性进行评价,并且对工程结构物要采取抗震设计。由于相关部门往往针对某一地区只提供一个地震设防加速度范围值或地震设防烈度值,而且某一地震烈度值所对应的加速度值的范围也很大,使得在实际应用中给具体工程安全、经济地选用合适的抗震设防加速度带来一定困难;为解决这个问题,本文以概率地震危险性评价理论为基础,开发了一套地震危险性评价系统。利用该评价系统根据相关地震活动性参数,可以方便、快速地计算出具体工程应该采用的抗震设防加速度值,从而解决了工程活动中安全、经济地选用抗震设防加速度值的问题。文中还针对潜在线源和潜在面源的处理难以在程序上实现这一难题,分别提出了一种精确求解和近似求解的算法。本文并以实例进行了评价计算,计算结果与中国地震局公布的数据符合较好,从而验证了开发的评价系统具有较好的可信度。     

长江三峡工程库区巴东新城址环境工程地质预测

巴东县城新址是长江三峡工程库区移民城镇环境工程地质问题较突出的场址之一, 主要环境工程地质问题是古滑坡的失稳和库岸再造。在查清地质环境条件的基础上, 本文着重进行了黄土坡古滑坡、赵树岭古滑坡等古滑坡的稳定性预测, 并根据实测的有关参数, 采用图解法预测库岸再造宽度。在此基础上, 根据影响该区城市开发建设的主要的地质环境要素, 建立隶属函数, 采用模糊综合评判模型及算法, 给出巴东县城新址区的城市开发建设的环境地质分区评价。     

基于GIS广州市主城区地面塌陷危险性评价

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市主城区地面塌陷频繁发生且损失严重。采用信息量数学模型与GIS技术结合对其地面塌陷灾害进行危险性评价。选取了断裂构造、地壳稳定性、第四系覆盖层厚度、基岩岩性、地下水动力条件、地表人类活动强度和地下活动强度等7个指标中的21个变量构建了危险性评价指标体系,应用ArcGIS软件参与了数据的采集、管理、分析和评价结果表达等过程,将广州市地面塌陷灾害危险性分为极不稳定级、不稳定级、次不稳定级、基本稳定级和稳定级5个等级,极不稳定级主要分布在主城区西北角,次不稳定级分布面积最广。研究结果表明:复杂的地质环境和剧烈的人类活动相耦合,加剧了地面塌陷的发生。     

工程场地的特征与工程地质分区

工程场地与城市在空间尺度上相去甚远 ,但工程场地所具备的与环境行为相近的共性 ,使其属性分析可以推广应用到城市建设所面对的整个工程地质环境。从这一意义上说 ,工程场地是整个城市宏观工程地质环境的微观单元 ,众多微观单元的组合构成了环境的宏观总体。为此 ,工程场地的三大属性———特性、适宜性、稳定性 ,可以作为城市工程地质环境分析中分析方法的基础。从工程场地分析推广到城市工程地质环境分析 ,还将有助于保证城市工程地质环境分析的定量化水平。     

城市“热岛”效应对土体工程性质的影响及其关键科学问题

随着全球气候变暖、城市化进程加快,世界各地大城市的“热岛”效应及其带来的各种环境和生态问题越来越严重。本文从地质环境保护的角度,分析了城市“热岛”效应的成因、特点及其对地质环境的影响,重点讨论了城市“热岛”效应环境中土体工程性质的变化及其带来的各种灾害效应,在此基础上,凝练出了4个关键科学问题,即城市“热岛”效应环境中土体温度场变化规律、土体中水分迁移规律、土体工程性质变化规律以及土体地质灾害效应,并对它们的具体研究内容进行了详细的分析。论文的分析成果对于掌握城市“热岛”效应对土体工程性质的影响,保护城市地质环境和防灾减灾,实现城市的可持续发展具有重要的理论和现实意义。
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场地土对基岩峰值加速度放大效应分析

通过实际土层地震反应结果的统计分析和强震加速度观测结果的对比, 讨论了不同场地条件对基岩峰值加速度的放大效应及其特点。该分析可为地震动参数区划图编制和地震安全性评价中场地效应的估计、由基岩地震动估算场地地面地震动提供参考。     

大连开发区场地地震设计参数

根据工作区潜在震源区划分、潜在震源区地震活动性参数和地震动衰减关系, 进行场地地震危险性分析, 得到不同概率水平下场区相应地震烈度和基岩水平加速度峰值及其反应谱。根据场地工程地震条件划分不同地质单元及相应的场地类别, 进行不同概率水平的地震反应分析计算, 确定地震动设计参数。     

地下结构地震响应的计算模型

地震时地下结构在围岩的约束作用下发生变形,其动态特性与地面结构有很大不同.自二十世纪七八十年代以来,地下结构抗震设计与研究取得了很大进展.总的看来,工程设计中普遍采用的计算方法与设计导则大都建立在比较简单假定的基础上,实际的岩土介质条件都是十分复杂的.地下结构抗震研究的近期成果则表现在对地下结构动力分析中的波动散射问题提出了波函数展开法以及边界积分方程方法等多种计算方法.但计算相对复杂,在工程设计中的推广应用有一定困难.此文致力于地下结构计算模型的改进,使之具有良好的计算精度与效率,又便于工程应用.为此,提出了一种地下结构抗震响应分析的新的计算模型.模型具有较广泛的适应性,可以进行河谷、孔洞、地下铁道、隧洞等地下结构的散射与绕射分析.对于复杂层状的地质条件,提出了格林函数求解简便而有效的方法.数值算例论证了方法的精度和效率.     

EXPERIMENTAL STUDY OF SUBSIDENCE DEFORMATION OF AEOLIAN SOIL AROUND FUXIN CITY UNDER SEISMIC LOADS

地震作用诱发的场地土震陷问题引起了人们广泛关注. 以阜新地区风积土为研究对象,进行了50年超越概率2% 和10% 的地震载荷及等幅正弦载荷作用下风积土的震陷试验,探讨了振动次数、动应力幅值和含水量对风积土震陷系数的影响规律,建立了风积土震陷系数经验公式. 依据分层总和法估算了2 条地震载荷和等幅正弦载荷作用下风积土场地震陷量,并对场地风积土的震陷性进行了评价. 以上研究成果将为阜新地区风积土地基的抗震防震设计提供参考依据,具有重要的工程应用价值.     

常德-张家界高速公路某大桥桥基砂土液化评价

结合常德—张家界高速公路某大桥桥基工程,在DSD—160型电磁式振动三轴试验仪上,通过往返加荷三轴试验,对饱和砂土进行了液化试验研究,探讨了基于动三轴液化试验结果判断饱和砂土液化的方法。并尝试了这种室内研究—反应分析的液化可能性估计方法与地震剪应力时程相结合的综合判断方法。在该高速公路大桥桥基的饱和砂土液化评价中,采用这种综合判断方法,对大桥桥基砂土液化进行了判断。在判断场地是否液化后,对其液化危害程度进行了等级划分,给出了该工程场地在未来遭受到不同超越概率下的地震作用时发生液化的危害程度,得到了一些有工程实用意义的结果。     

地铁抗震设防水准的研究及北京地铁工程典型地段地震小区划

地铁作为人口密集且遭受地震破坏后难以修复的重要生命线工程,如何确保其地震安全具有越来越重要的意义。本文将以北京具有典型意义的地铁线路———北京地铁五号线作为研究目标,在对沿线地震、地质条件分析的基础上,通过分析研究在不同场地条件、不同风险水平和不同深度条件下的地震动参数和反应谱变化规律,确定了地铁工程的抗震设防概率风险水平为50 a超越概率63%、10%、2%,设计地震动参数取地表计算值。并通过北京地铁五号线工程地震小区划及分区反应谱特征研究,确定北京地铁五号线工程的抗震设防要求。     

Estimation of stochastic nonlinear dynamic response of rock-fill dams with uncertain material parameters for non-stationary random seismic excitation

This research investigates the effect of uncertain material parameters on the stochastic, dynamic response of a rock-fill dam-foundation system subjected to non-stationary random excitation. The uncertain material parameter of particular interest is the shear modulus, developed from a lognormal distribution model. The stochastic seismic response model of the dam-foundation system, with uncertain material parameters and subjected to random loads is the result of a Monte Carlo simulation method. The nonlinear behavior model arises from an equivalent linear method, which considers the nonlinear variation of soil shear modulus and soil damping as a function of shear strain. Specification of the non-stationary stochastic process arises from a simulation method, which generates artificial earthquake accelerograms obtained from the product of a deterministic function of time and a stationary process. The artificial earthquake ground acceleration records reflect the characteristics of soft, medium and firm soil types. Comparison of the numerical results from these approaches provides stochasticity in earthquake seismic excitation and randomness in material parameter (shear modulus) cases. Further, the results indicate that both these cases generally influence the nonlinear dynamic response of rock-fill dams to a non-stationary seismic excitation.     

An estimate of maximum ground surface motionEstimation du mouvement sismique maximal à la surface du sol

The increasing need for probability seismic hazard assessment (PSHA) of critical facilities sometimes leads to unrealistic earthquake scenarios with very high induced ground motions. From a physical standpoint these high motions cannot exist because of the limiting resistance capacity of the soil strata through which the seismic waves travel. A simple analytical model is proposed to estimate a bound to the maximum ground surface acceleration that any soil deposit can transfer. To cite this article: A. Pecker, C. R. Mecanique 331 (2003).     

单自由度体系地震动力响应的混沌特性分析

引入非线性动力学理论和混沌时间序列分析方法考察地震动作用下单自由度体系动力响应的混沌特性。输入典型近断层地震动记录,定量计算了代表性周期的单自由度弹性和非弹性体系加速度响应时程的非线性特性参数。计算表明,这些加速度响应的关联维数为分数维,最大Lyapunov指数大于0;地震动激励下单自由度体系的地震动力响应具有混沌特性,不是完全的随机信号,为理解结构地震动力响应的不规则性与复杂性提供了新思路和新视角。