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2023年积石山6.2级地震诱发大规模黄土液化流滑的特征与启示

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 235-243页

作者：王兰民许世阳王平王睿车爱兰周燕国吴志坚王谦蒲小武柴少峰马星宇中国地震局(甘肃省)黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000 清华大学水利工程系北京100084 上海交通大学船建学院上海200240 浙江大学岩土工程研究所浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058 南京工业大学交通工程学院江苏南京211816 中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

2023年12月18日23时59分,甘肃省积石山县发生了6.2级地震,震中位于北纬35.7°,东经102.79°,震源深度10 km。本次地震在距震中约20 km的青海省海东市民和县永川乡金田村和草滩村二级阶地黄土台塬地貌下引发了长2.5 km的大规模液化流滑灾... 详细信息

2023年12月18日23时59分,甘肃省积石山县发生了6.2级地震,震中位于北纬35.7°,东经102.79°,震源深度10 km。本次地震在距震中约20 km的青海省海东市民和县永川乡金田村和草滩村二级阶地黄土台塬地貌下引发了长2.5 km的大规模液化流滑灾害,引起了国内外的高度关注。笔者在震后立即对该液化流滑灾害和地震动特征进行了现场联合调查,基于现场考察、无人机现场勘测、钻孔勘探、电法探测、参考历史同类灾害的前期研究成果等手段,初步查明了液化流滑的特征与机理。结果表明,该液化流滑是由于地震触发11 m深度以下地下水饱和的黄土层大面积液化,上覆土体随液化土体沿液化层带顺着2°~3.5°的缓斜坡方向流滑进入冲沟,然后,沿坡度为1.5°~5°的冲沟向下游继续流滑。在流滑过程中,液化土体中喷涌出的大量水与上覆土体中高含水率表层土中的水不断与流滑土体搅合揉搓使得流滑混合体在到达冲沟中下部的拦洪坝之前,已经演化为泥流。在遇到拦洪坝受阻漫溢到左右两岸的同时,泥流转而也进入了左侧另一条相邻冲沟一定距离,最终拦洪坝溃坝,泥流继续下泄到了金田村和草滩村,造成两村51户房屋被埋或冲毁,20余人死亡,泥流最终停止于两村下游约317 m处。并在结论中得到了评估与减轻此类灾害风险的启示。

关键词：液化流滑黄土地层地震动放大效应

Flow Characteristics of Large-Scale Liquefaction-Slip of the Loess Strata in Shibei Tableland, Guyuan City,Induced by the 1920 Haiyuan M81/2 Earthquake

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Earthquake Research in China 2020年第4期34卷 469-481页

作者： MA Xingyu WANG Lanmin WANG Qian WANG Ping ZHONG Xiumei pu xiaowu LIU Fuqiang XU Xiaowei Key Laboratory of Loess Earthquake Engineering China Earthquake AdministrationLanzhou 730000China Lanzhou Institute of Seismology China Earthquake AdministrationLanzhou 730000China Department of Civil Engineering and Mechanics Lanzhou UniversityLanzhou 730000China

Based on the dynamic triaxial liquefaction test of the loess samples which are taken from Shibei tableland,Guyuan City,Ningxia,China,the characteristics of dynamic strain,dynamic stress and pore water pressure are studied under cyclic loading.Triaxial shear test is conducted immediately after the sample reaches liquefaction point.During the test,the property of the liquefied soil is analyzed through fluid mechanics method,whereby the fluidity of the liquefied soil is represented by apparent viscosity.The results show that the fluidity of liquefied loess changes from“shear thickening”to“shear thinning”as the shear force continues,and the fluidity of liquefied loess is closely related to its structure.In addition,in the process of forming a new stable state,the apparent viscosity and deviant stress change with axial strain in a similar approach.When the sample reaches its stable state,it meanwhile shows a relatively stable apparent viscosity.According to the fluid mechanics and the law of conservation of energy,the slip distance of the liquefied soil is estimated,and the results are in good agreement with the field investigation results.

关键词： Saturated loess Hydrodynamics Liquefaction Apparent viscosity

The response law of far-field seismic ground motion of the Wenchuan earthquake and its damaging mechanism in the Loess Plateau

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Earthquake Research Advances 2022年第3期2卷 37-48页

作者： xiaowu pu Lanming Wang Ping Wang Xiufeng Tian Shiyang Xu Shaofeng Chai Haitao Guo Key Laboratory of Loess Earthquake Engineering Lanzhou Institute of SeismologyChina Earthquake AdministrationLanzhou730000China Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China Ministry of EducationLanzhou UniversityLanzhou730000GansuChina

A series of housing collapses and other serious damage was caused by the 2008 Wenchuan M_(S)8.0 earthquake in the seismic intensity Ⅵ areas of the Loess Plateau, which is hundreds of kilometers away from the epicenter, and which showed a remarkable seismic intensity anomaly. The seismic disasters are closely related to the seismic response characteristics of the site, therefore, the systematic study of the far-field seismic response law of the Wenchuan earthquake in the Loess Plateau is of great significance to prevent the far-field disaster of great earthquake. In this paper, the seismic acceleration records of several bedrock stations and loess stations from the seismogenic fault of the Wenchuan earthquake to the Loess Plateau were collected, and the attenuation law of ground motion along the propagation path and the characteristics of seismic response on the loess site are studied,and the mechanism of amplification effect of ground motion is analyzed based on the dynamic feature parameters of the loess site obtained through the HVSR method. Taking a typical loess site of thick deposit as the prototype, a series of shaking table tests of dynamic response of loess site models with different thicknesses were carried out.Amplification effect, spectral characteristics of acceleration in model sites were analyzed under the action of a farfield seismic wave of the Wenchuan earthquake. The results show that seismic attenuation on the propagation path along the NE strike of the seismogenic fault to the Loess Plateau is slower than that in other directions, and the predominant period range of ground motion on bedrock site of the Loess Plateau presents broadband characteristics. Because the natural periods of loess sites with thick deposits are within the predominant period range of bedrock input wave, loess sites appear significant amplification effect of ground motion, the horizontal acceleration of ground motion exceeds 0.1 g, the seismic intensity reaches 7°. The thicker the loess deposit is, the more significant the

关键词： The Wenchuan earthquake The Loess Plateau Dynamic response Amplification effect Shaking table test Disaster mechanism

Experimental study on the influence of seismic subsidence of loess under bidirectional loading modes

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Earthquake Research Advances 2021年第4期1卷 48-52页

作者： Gaofeng Che Ping Wang Qian Wang xiaowu pu Jinlian Ma Shaofeng Chai Key Laboratory of Loess Earthquake Engineering CEA&Gansu ProvinceLanzhou730000China Geotechnical Disaster Prevention Engineering Technology Research Center Lanzhou730000China

Water content,dry density,void ratio,depth of soil layer,and seismic loading may all exert influence on the seismic subsidence of loess.Many scholars have carried out seismic subsidence tests of loess to simulate the stress on soil using unidirectional(axial)vibration instead of bidirectional vibration.We conduct seismic subsidence tests of loess using two different dynamic stress loading methods,unidirectional and bidirectional dynamic stress.In addition,the effects of different dynamic stress loading modes on the development of seismic subsidence of loess are compared for a case-study in northwestern China.The results show that(1)the increasing ratio of radial stress to axial stress has exerted significant influence on the seismic subsidence coefficient of loess under the loading mode of bidirectional dynamic stress(2)there is a critical ratio of radial stress to axial stress for seismic subsidence of loess,ranging from 0.6 to 0.8;when the ratio of radial load to axial load is greater than the critical value,the effect of bidirectional load on the development of seismic subsidence is more remarkable(3)when the ratio of radial load to axial load is smaller,the seismic subsidence of loess calculated by the existing unidirectional stress loading method is safe for engineering projects.However,if the value exceeds the safety ratio range it is dangerous to conduct safety evaluations using the seismic loess subsidence.The prediction value of seismic subsidence at engineering sites directly affects the later foundation treatment and the safety of the overlying structures.The seismic subsidence calculation and evaluation method in this study may provide a scientific basis for safety evaluations of loess sites in northwestern China.

关键词： Loess Radial stress Axial stress Coefficient of seismic subsidence

第17届世界地震工程大会岩土地震工程相关领域研究进展综述

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地震工程学报 2022年第6期44卷 1332-1344页

作者：柴少峰王兰民蒲小武许世阳马星宇中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 中国地震局/甘肃省黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000

第17届世界地震工程大会于2021年9月27日至10月2日在日本仙台召开。考虑新冠疫情,此次大会的举办采取线上与线下结合的方式,笔者线上参加了会议。论文简要介绍此次大会的概况,通过分析大会相关交流报告和论文内容,对岩土地震工程研究领... 详细信息

第17届世界地震工程大会于2021年9月27日至10月2日在日本仙台召开。考虑新冠疫情,此次大会的举办采取线上与线下结合的方式,笔者线上参加了会议。论文简要介绍此次大会的概况,通过分析大会相关交流报告和论文内容,对岩土地震工程研究领域的砂土液化灾害、地震作用下斜坡破坏、土-结构相互作用、地面破坏及场地地震安全、地面运动5个分会专题的研究进展进行综述。以期与国内同行分享本次大会在岩土地震工程及其我国有重大需求相关领域的最新成果和发展趋势。

关键词：世界地震工程大会岩土地震工程新进展斜坡破坏土结相互作用地面运动

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黄土地震滑坡的触发类型、特征与成灾机制

岩土工程学报 2023年第8期45卷 1543-1554页

作者：王兰民柴少峰薄景山王平许世阳李孝波蒲小武中国地震局(甘肃省)黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000 中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 防灾科技学院河北廊坊065201

基于现场调查勘探、无人机航测和大型振动台试验,系统研究了黄土地震滑坡的触发类型、特征与成灾机制。结果表明,黄土地震滑坡在空间分布、单体规模、致灾范围、平面形态、地形水文条件、地震动强度、土层厚度、与发震断层关系等方面具... 详细信息

基于现场调查勘探、无人机航测和大型振动台试验,系统研究了黄土地震滑坡的触发类型、特征与成灾机制。结果表明,黄土地震滑坡在空间分布、单体规模、致灾范围、平面形态、地形水文条件、地震动强度、土层厚度、与发震断层关系等方面具有显著特征。黄土地震滑坡从触发机理角度可划分为剪切型滑坡、液化型滑坡、震陷型滑坡三种类型。剪切型滑坡根据滑动面地层岩性可进一步分为黄土层内滑坡、黄土与泥岩接触面滑坡、切入基岩的切层滑坡;液化型滑坡可根据液化层位置划分为底部液化滑移型、表层液化泥流型、底-表层联合液化滑流型等。震陷型滑坡可根据坡体破坏形式细分为陷滑型、崩滑型等两种。本文可为黄土地震滑坡的风险评估与防控提供科学依据。

关键词：黄土地震滑坡剪切型液化型震陷型成灾机制

门源6.9级地震前地应变加卸载响应比异常分析

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地震工程学报 2022年第3期44卷 707-712页

作者：许延军张学辉曹勇蒲小武周明辉张佳佳王燕萍金昌市防灾减灾管理局甘肃金昌737100 中国地震局(甘肃省)黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000

基于2022年1月8日门源6.9级地震各项测震学指标分析发现,此次地震前后加卸载响应比呈现明显异常现象,具有短期异常趋势变化。采用类比归纳方法分析青藏高原东北部地区祁连山构造带冷龙岭断裂带6级以上地震的异常特征,认为其加卸载响应比... 详细信息

基于2022年1月8日门源6.9级地震各项测震学指标分析发现,此次地震前后加卸载响应比呈现明显异常现象,具有短期异常趋势变化。采用类比归纳方法分析青藏高原东北部地区祁连山构造带冷龙岭断裂带6级以上地震的异常特征,认为其加卸载响应比(LURR)通常在1左右浮动,在显著地震发生前2个月逐渐上升至峰值,但强震并不发生在峰值点,而是在降低回落到1左右滞后一段时间(通常是10天,甚至需要更长时间)发生地震,且震级越大,滞后时间相对越长。该区域强余震具有类似特征。加卸载响应比的这种特征可以对震中周边区域及构造带特征相似区域的地震预测及震后趋势判断提供参考价值。

关键词：门源地震冷龙岭断裂带加卸载响应比

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新疆泥火山发育区场地震陷灾害机理探讨

地震工程学报 2021年第1期43卷 63-69页

作者：许世阳柴少峰尹光华王平蒲小武中国地震局兰州地震研究所中国地震局黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000 新疆维吾尔自治区地震局新疆乌鲁木齐830011 防灾科技学院河北065201

粒度组分是影响黄土震陷的重要因素之一。通过采集新疆艾其沟泥火山泥质碎屑喷出样品和泥火山发育区域出露的沉积剖面泥质碎屑样品,利用激光粒度分析测试的实验方法对样品进行粒度测试,分别对样品中值(Md)、均值(Mz)、标准偏差(σφ)、... 详细信息

粒度组分是影响黄土震陷的重要因素之一。通过采集新疆艾其沟泥火山泥质碎屑喷出样品和泥火山发育区域出露的沉积剖面泥质碎屑样品,利用激光粒度分析测试的实验方法对样品进行粒度测试,分别对样品中值(Md)、均值(Mz)、标准偏差(σφ)、偏度(SK1)、峰度(KG)等粒度参数进行分析。研究结果显示:艾其沟泥火山泥质沉积物粒度组分中以粉粒为主,占56%左右,黏粒含量约为44%,粒度分布以偏众数,正偏态;周缘沉积剖面样品粒度组分以粉粒为主,占60%~70%左右,黏粒含量差异较大,部分地层沉积物中黏粒含量在15%~20%之间,极细粒含量占10%,粒度特征与天山黄土类型相似。黄土内黏粒含量影响其抗震陷性,含黏粒黄土抗震陷性能随黏粒含量的增加而增加。经泥火山沉积改造后的沉积粒度表现为黏粒组分显著增多,因此泥火山活动对沉积物的改造将粉质黄土逐渐向黏质黄土过渡,而黏质黄土的稳定性较高,从而提高了沉积物的抗震陷性能,但是黄土抗震陷性受多因素影响,定量分析泥火山活动对场地地震陷灾害的影响还需要进一步研究。

关键词：泥火山粒度分析震陷灾害

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基于振动台试验的纯黄土边坡动力响应研究

地震工程学报 2020年第2期42卷 529-535页

作者：陈金昌王兰民王平蒲小武柴少峰中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000 中国地震局黄土地震工程重点实验室甘肃兰州730000

黄土地区地震岩土灾害严重,本文以兰州新区一纯黄土边坡为原型,开展了大型振动台模型试验,研究纯黄土边坡在地震荷载作用下的动力响应规律与破坏机制。结果表明:与其他岩性或土性的边坡一样,纯黄土边坡表层加速度放大效应明显,在坡肩附... 详细信息

黄土地区地震岩土灾害严重,本文以兰州新区一纯黄土边坡为原型,开展了大型振动台模型试验,研究纯黄土边坡在地震荷载作用下的动力响应规律与破坏机制。结果表明:与其他岩性或土性的边坡一样,纯黄土边坡表层加速度放大效应明显,在坡肩附近达到最大,呈现出高程效应即随高程的增加放大效应增强,同时放大效应也会随地震烈度的增加而增强,当烈度达到600 gal时,坡肩处放大系数最大为2.06;边坡表层土压力远小于与其同一高程的内部土压力,表层变化规律基本一致且随地震动的增加数值相差不大,在临空面上,坡脚附近土压力为最大,其值在0.7~0.75 kPa;随地震烈度的增加,边坡表面裂纹逐步由细小短裂缝演变为横向贯穿的深裂缝,在坡肩附近尤为显著,试验中,最大沉降约10 cm,坡肩最大水平位移为5~8 cm,模型边坡最终发生拉裂滑移式破坏。该研究结果可为纯黄土边坡在地震荷载作用下的稳定性研究提供一定参考。

关键词：纯黄土边坡振动台试验动力响应放大效应破坏模式