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高速铁路地震预警震级快速准确预测方法

中国铁道科学 2017年第2期38卷 127-132页

作者：王子珺赵伯明北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出基于位移平方积分的地震震级预测方法,并与具有代表性的基于平均周期和基于位移幅值的地震震级预测方法进行比较。应用2008年汶川Ms8.0级地震的记录数据,... 详细信息

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出基于位移平方积分的地震震级预测方法,并与具有代表性的基于平均周期和基于位移幅值的地震震级预测方法进行比较。应用2008年汶川Ms8.0级地震的记录数据,分别推导基于位移平方积分、平均周期和位移幅值这3个特征参数的地震震级预测公式;对比3个公式的预测结果可知,基于位移平方积分的地震震级预测方法预测的震级偏差的标准差最小。通过对地震数据进行频域特性解析,拟合分析3s初始P波谱强度的对数与预测震级偏差之间的相关性,进而提出对震级偏差进行有效修正的方法,修正后的预测方法能够缓解预测大地震时出现的震级"饱和"现象,提高震级的预测精度。提出的基于位移平方积分的地震震级预测公式与修正方法可以实时、准确、快速、有效地预测复杂震源的地震震级,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。

关键词：高速铁路地震预警震级预测单台站预警位移平方积分平均周期位移幅值

高速铁路地震预警P波与S波复合自动快速识别的理论方法与应用

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中国铁道科学 2016年第4期37卷 121-127页

作者：王子珺赵伯明北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,提出适合高速铁路单台站快速准确地震预警的P波与S波复合自动快速识别的理论方法。首先通过极化分析方法分离P波和S波;然后利用改进的短时窗信号平均值与长时窗信... 详细信息

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,提出适合高速铁路单台站快速准确地震预警的P波与S波复合自动快速识别的理论方法。首先通过极化分析方法分离P波和S波;然后利用改进的短时窗信号平均值与长时窗信号平均值之比的方法初步确定P波与S波的到时范围;最后通过改良的基于高阶统计量的赤池信息量准则算法推导P波与S波的精确到时。整理和分析具有代表性的2008年汶川Ms8.0级地震的主震及余震记录1 548条,以此对该理论方法进行综合验证。通过计算震相拾取率与偏差可知,与既有的方法相比,该理论方法可以实时、准确、快速、有效地对具有复杂的震源、传播路径以及场地效应的地震进行预警,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。

关键词：高速铁路地震预警 P波 S波单台站预警到达时间识别

断层面位错不均匀性对地表同震变形的影响研究

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岩石力学与工程学报 2020年第12期39卷 2517-2529页

作者：赵伯明赵天次周玉书北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

对断层面上的位错分布情况进行探讨,基于凹凸体震源模型提出一种考虑断层面上位错不均匀性的新型位错分布模式。该模式基于Somerville理论和经验公式对断层面上的凹凸体分布进行划分,以分析断层错动导致的同震位移场影响。通过求解凹凸... 详细信息

对断层面上的位错分布情况进行探讨,基于凹凸体震源模型提出一种考虑断层面上位错不均匀性的新型位错分布模式。该模式基于Somerville理论和经验公式对断层面上的凹凸体分布进行划分,以分析断层错动导致的同震位移场影响。通过求解凹凸体位错分布模式下的同震变形得出地表位移场随凹凸体位置的变化特征,并以1989年Mw6.95级Loma Prieta地震为例,将凹凸体位错分布模式的计算结果与均匀分布和真实分布进行对比,验证了凹凸体分布模式的合理性。最后对不同断层类型下位错分布模式的地表同震变形影响进行分析,揭示了均匀位错分布模式的不足,研究结果可为活动断层危害性评价提供指导。

关键词：地震工程地震灾害活动断层地表变形位错凹凸体模型

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跨活断层隧道抗位错精细化分析方法研究

铁道学报 2022年第8期44卷 146-157页

作者：赵伯明赵天次周玉书北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

对现有的跨断层隧道抗位错计算方法进行机理研究,分析土体层状构造、断层破裂面上位错分布和错动输入方法导致的计算误差,揭示了现有计算方法的不足。提出一种精细化的断层错动输入方法,该方法从断层尺度出发,考虑土体层状构造的影响,... 详细信息

对现有的跨断层隧道抗位错计算方法进行机理研究,分析土体层状构造、断层破裂面上位错分布和错动输入方法导致的计算误差,揭示了现有计算方法的不足。提出一种精细化的断层错动输入方法,该方法从断层尺度出发,考虑土体层状构造的影响,采用层状半无限空间中基于正交化格林函数的传播算法计算土体同震变形场,并将变形场以位移人工边界的形式施加到工程所在的小尺度模型,实现了断层错动的精细化输入。通过对比数值解与Okada解析解,验证了输入方法的准确性。将该方法应用于成兰铁路穿越龙门山断裂带某隧道的三维抗位错分析中,结果表明隧道损伤与震害调研结果相近,可为隧道工程的抗位错分析提供参考。

关键词：断层错动隧道工程同震变形精细化输入

考虑施工角度影响的盾构施工地表变形计算方法

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中国铁道科学 2022年第4期43卷 41-52页

作者：赵伯明王潇王子珺北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国建筑股份有限公司北京100029

针对既有方法计算盾构掘进施工引起的地表变形时没有考虑盾构俯仰角、隧道轴线倾角等施工角度影响的问题,基于修正源汇法公式和明德林解,推导建立考虑施工参数、地层参数的盾构掘进过程中地表变形的修正计算方法。以武汉地铁6号线工程... 详细信息

针对既有方法计算盾构掘进施工引起的地表变形时没有考虑盾构俯仰角、隧道轴线倾角等施工角度影响的问题,基于修正源汇法公式和明德林解,推导建立考虑施工参数、地层参数的盾构掘进过程中地表变形的修正计算方法。以武汉地铁6号线工程实例为背景,将该方法与既有理论计算和数值模拟结果进行对比;在证实该方法有效性的基础上,进一步探讨施工角度对地表变形的影响规律。结果表明:随着掘进距离增大,来自施工角度的影响逐渐明显;不同施工角度下,地表变形主要差别出现在沉降槽最低部位;施工角度越大,隧道轴线上方地表变形越大,且最大沉降位置出现于开挖面后方约25 m处;不同施工角度下盾构掘进地表变形不同,施工角度分别取0°与3°时的地表变形最大相差约5 mm。修正计算方法考虑了施工角度对地表变形的影响,从而完善了盾构掘进施工中的既有计算方法。

关键词：盾构施工俯仰角隧道轴线倾角修正源汇法明德林解地表变形

软土地铁车站结构在三维强地震动作用下的响应分析

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中国铁道科学 2009年第3期30卷 45-50页

作者：赵伯明蒋英礼陈靖北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院电子计算技术研究所北京100081

以绵竹清平波作为输入地震波,采用ANSYS-FLAC3D相结合的方法对2层2柱3跨软土典型地铁车站结构进行强震响应的三维数值模拟。土体采用D-P本构模型,车站结构采用弹性模型,并选用瑞利阻尼和Hardin/Drnevich模型的滞后阻尼实现土在循环动荷... 详细信息

以绵竹清平波作为输入地震波,采用ANSYS-FLAC3D相结合的方法对2层2柱3跨软土典型地铁车站结构进行强震响应的三维数值模拟。土体采用D-P本构模型,车站结构采用弹性模型,并选用瑞利阻尼和Hardin/Drnevich模型的滞后阻尼实现土在循环动荷载下的滞回和非线性特性。计算结果表明:下层中柱的相对水平变形主要由水平方向加速度引起,而受竖直方向加速度的影响甚微;下层中柱轴力主要受水平方向和竖直方向加速度共同作用的影响,在发生汶川地震级别的地震时,将可能发生车站下层中柱坍塌的现象;土压力以及侧墙对土体的挤压力均较大;下层中柱柱顶的水平方向加速度响应大于柱底的水平方向加速度响应,而两者的竖直方向加速度反应相差不大。由此可知:发生地震时,下层中柱是地铁车站最为薄弱的构件,并且中柱的破坏系由水平方向加速度和竖直方向加速度共同作用的结果。

关键词：地震动地铁车站车站结构强震响应数值模拟

基于活动断层的地表同震变形及对隧道衬砌损伤的影响

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中国铁道科学 2021年第4期42卷 107-119页

作者：赵天次赵伯明周玉书王潇北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

根据分层位错理论,以逆断层为例研究断层位错引起的地表同震变形及其影响因素;基于模拟计算不同震源参数组合下的180种地震工况,建立兼顾矩震级、断层倾角和断层埋深的适用于我国川藏地层的地表最大位移估算式;提出1种基于同震变形的隧... 详细信息

根据分层位错理论,以逆断层为例研究断层位错引起的地表同震变形及其影响因素;基于模拟计算不同震源参数组合下的180种地震工况,建立兼顾矩震级、断层倾角和断层埋深的适用于我国川藏地层的地表最大位移估算式;提出1种基于同震变形的隧道位错反应分析方法,并依托成兰铁路某隧道工程建立隧道位错反应分析模型,研究地表同震变形下隧道衬砌的应力应变和损伤分布,以及断层倾角、断层埋深和围岩强度对隧道衬砌损伤的影响程度。结果表明:逆断层作用下,地表同震变形不仅受矩震级影响,来自断层倾角和断层埋深的影响也不可忽略;将发震断层位错引起的同震变形场以位移人工边界形式施加于有限元模型,可以实现位错载荷的精确输入;断层位错作用下,隧道衬砌损伤程度随断层倾角的增大而减小,随断层埋深的减小而增大;对于案例隧道,围岩弹性模量从1.0 GPa增至3.0 GPa时,下盘范围衬砌的拱顶和拱腰达到损伤极限,且损伤向拱底扩展,引起损伤值突变。

关键词：隧道工程活动断层逆断层地表同震变形衬砌损伤成兰铁路

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高层建筑结构时程分析的地震波输入

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2010年第6期26卷 1111-1118页

作者：赵伯明王挺北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 广东省地震局广东广州510070

目的高层结构在进行时程分析时,不同地震输入计算结果差异很大,因此有必要对地震波输入进行研究,提高计算结果的准确性.方法通过工程实例来阐述高层结构时程分析用实际地震波选取,同时根据工程的实际情况,将地震看成不同频率具有随机相... 详细信息

目的高层结构在进行时程分析时,不同地震输入计算结果差异很大,因此有必要对地震波输入进行研究,提高计算结果的准确性.方法通过工程实例来阐述高层结构时程分析用实际地震波选取,同时根据工程的实际情况,将地震看成不同频率具有随机相位角的三角级数的迭加,简要地阐述了生成拟合反应谱的人工地震波的理论和方法,并结合所述方法通过编程处理得到符合要求的时程分析用地震波.最后将得到的地震波组合成3组时程工况,运用ETABS非线性有限元程序对北京地区盘古大观钢框架结构进行时程分析.结果应用所述方法处理得到2组地震动持时为30 s、峰值加速度为400 cm/s2的汶川地震波以及1组地震动持时为30 s、峰值加速度为400 cm/s2的人工地震波,输入盘古大观钢框架结构时程分析的结果表明结构设计较为合理,具有较好的抗震性能,但考虑到该钢框架结构形式较为复杂,且顶部结构极不规则,结构宜在柱间和顶部桁架处加设阻尼器来改善结构的抗震性能.结论结合工程实例可以看出这种高层结构时程分析用地震波选取和合成人工地震波的方法简单明了,易于掌握并进行编程处理.

关键词：时程分析汶川地震波频谱功率谱设计反应谱人工地震波

深圳典型潜水地层地铁车站基坑降水引起水位变化机理的试验研究

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中国铁道科学 2018年第5期39卷 22-32页

作者：杨清源赵伯明孙风伯赵天次北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

以深圳某地铁车站基坑工程为背景,进行基坑不完整井降水模型试验。结果表明:在降水条件相同的情况下,由于绕渗作用的影响,基坑内降水有效影响深度大于基坑外;由于群井效应的影响,基坑内双井降水有效影响深度大于单井降水;在地连墙深度... 详细信息

以深圳某地铁车站基坑工程为背景,进行基坑不完整井降水模型试验。结果表明:在降水条件相同的情况下,由于绕渗作用的影响,基坑内降水有效影响深度大于基坑外;由于群井效应的影响,基坑内双井降水有效影响深度大于单井降水;在地连墙深度范围内,基坑外土层中孔隙水压变化值随深度的增加而增大,基坑内不完整井降水引起基坑外降水曲线为"先下凹再上凸"型。基于巴布什金潜水层完整井和不完整井涌水量理论计算公式,推导不完整井降水有效影响深度计算公式。基于模型试验数据,通过曲线拟合得到基坑外降水曲线方程。以实际基坑工程为案例,将采用理论计算公式计算得到的基坑内不完整井降水有效影响深度和基坑外降水曲线与数值模拟结果进行对比,发现有效影响深度误差较小,降水曲线基本吻合,从而验证了理论计算公式的正确性和合理性。

关键词：地铁车站基坑潜水地层不完整井降水模型试验有效影响深度基坑外降水曲线