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基于中国场地相关谱的核电厂结构地震易损性与风险研究

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工程力学 2024年第4期41卷 222-236页

作者：王晓磊阎卫东吕大刚沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室三河065301 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

随着概率地震危险性分析与分解理论与应用的发展,场地相关谱生成理论也得到了不断发展,基于中国场地相关谱的核工程等重要基础设施地震易损性与风险分析研究还较为匮乏。该文总结了标量型中国概率地震危险性分析与分解理论方法,提出了... 详细信息

随着概率地震危险性分析与分解理论与应用的发展,场地相关谱生成理论也得到了不断发展,基于中国场地相关谱的核工程等重要基础设施地震易损性与风险分析研究还较为匮乏。该文总结了标量型中国概率地震危险性分析与分解理论方法,提出了向量型中国概率地震危险性分析与分解、条件型中国概率地震危险性分析基本原理,给出了基于中国概率地震危险性分析与分解的我国场地一致危险谱、条件均值谱、广义条件均值谱和条件一致危险谱生成理论和方法,总结了基于中国场地相关谱的核电厂结构地震易损性与风险分析理论基础,以我国某核电厂厂址及核电厂安全壳结构为算例,生成算例厂址场地相关谱,计算不同场地相关谱条件下核电厂安全壳结构地震易损性与风险。分析结果表明:不同场地相关谱条件下,我国核电厂安全壳结构安全裕量都较大;基于条件均值谱计算得到的风险结果偏于不保守。

关键词：核电厂结构中国地震危险性分析中国地震危险性分解中国场地相关谱地震易损性地震风险

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地震荷载作用下土体变形试验研究

地震工程与工程振动 2024年第3期44卷 157-163页

作者：孟凡超袁晓铭防灾科技学院河北三河065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北三河065201 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

为研究不规则地震荷载对土体变形特性的影响,对砂土试样开展了系统的动三轴试验。试验中分别对3种不同密度砂土试样施加了4条具有不同峰值的不规则地震应力时程及其循环次数为20周的等幅正弦荷载,以便开展对比研究。结果表明:在地震荷... 详细信息

为研究不规则地震荷载对土体变形特性的影响,对砂土试样开展了系统的动三轴试验。试验中分别对3种不同密度砂土试样施加了4条具有不同峰值的不规则地震应力时程及其循环次数为20周的等幅正弦荷载,以便开展对比研究。结果表明:在地震荷载及其等幅循环荷载输入下,砂土试样的应变增长曲线差异显著,荷载类型及荷载波形是影响土单元应变时程发展特征的主要因素。考虑荷载不规则性得到的修正系数受荷载类型和砂土相对密实度的影响,不受输入荷载动应力幅值大小及砂土类型的影响。最后针对地震荷载下土单元变形的计算,给出了以常规的等幅三轴变形试验为依据的估算方法。

关键词：地震荷载变形特性等幅往返荷载修正系数估算方法

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冻融温度区间对砂岩声发射特性的影响

科学技术与工程 2024年第18期24卷 7812-7820页

作者：张昊苏占东孙进忠牛耀梁金平张建勇王鸷文防灾科技学院地质工程学院廊坊065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室廊坊065201 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

为探究冻融作用对砂岩物理力学特性及内部破裂损伤规律的影响,对砂岩开展不同温度区间的冻融循环试验,并对冻融损伤岩石进行单轴加载作用的声发射试验,研究冻融温度区间对岩石物理力学参数及声发射特性的影响。结果表明:随着冻融循环温... 详细信息

为探究冻融作用对砂岩物理力学特性及内部破裂损伤规律的影响,对砂岩开展不同温度区间的冻融循环试验,并对冻融损伤岩石进行单轴加载作用的声发射试验,研究冻融温度区间对岩石物理力学参数及声发射特性的影响。结果表明:随着冻融循环温度区间增长,质量损失率和纵波波速变化率整体上呈先陡后缓的上升趋势,砂岩的峰值强度不断下降且峰值应变逐渐增加,单轴抗压强度和弹性模量逐渐减小,且同一冻融温度区间对弹性模量的影响较单轴抗压强度更为显著,泊松比呈现逐渐增长趋势;声发射振铃计数及累计振铃计数呈现逐渐增长趋势,沉寂期逐渐变短,声发射分布时间范围减小,峰值频率呈现向低频发展的趋势。研究成果为寒区岩体工程稳定性预测提供实验依据。

关键词：温度区间单轴加载砂岩振铃计数峰值频率

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灾度模型的一般表达式及应用

中国地震 2024年第2期40卷 313-325页

作者：徐国栋薄景山李巨文张云霞防灾科技学院地质工程学院河北三河065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北三河065201 应急管理部国家减灾中心北京100124

灾害(自然灾害和人为灾害)等级评定有利于灾害分级管理。本文选取直接经济损失相对值(直接经济损失/人均GDP)、死亡人数、受伤(重伤+轻伤)人数、转移安置指标(转移安置人数×平均安置时间)等灾情指标,给出自然灾害等级划分方案,初步建... 详细信息

灾害(自然灾害和人为灾害)等级评定有利于灾害分级管理。本文选取直接经济损失相对值(直接经济损失/人均GDP)、死亡人数、受伤(重伤+轻伤)人数、转移安置指标(转移安置人数×平均安置时间)等灾情指标,给出自然灾害等级划分方案,初步建立统一的自然灾害灾度计算模型,通过具体灾例验证本模型适用于地震、洪涝和台风等灾害的等级评定;在此基础上给出灾度计算模型的一般表达式,并将其推广应用到人为灾害(如生产安全事故等)的分级与评价;讨论目前生产安全事故等级评价标准的不足之处,选取死亡人数、重伤人数、轻伤人数、直接经济损失相对值等灾情指标,给出适用于生产安全事故的等级划分方案、灾度计算模型及等级评定工作流程,通过典型生产安全事故等级评定验证了模型的合理性。本文给出的灾害等级划分方案可扩充性好,灾度计算模型有严格的数学推导,具有统一的形式,灾度值受单项评级最高的损失指标控制,并考虑其他损失指标的贡献。对不同的灾害类型,即使选用的损失指标类型和数量不同,也能进行统一的灾害等级评定和比较。本文的灾度模型可视为修正的“或模型”,能考虑多个损失指标的影响和贡献。对自然灾害的灾情统计建议:加强受伤(重伤+轻伤)人员分类统计、转移安置人数及时长的分类统计,以更好地反映自然灾害损失大小、影响程度及范围。

关键词：自然灾害人为灾害灾度灾害等级直接经济损失转移安置指标生产安全事故

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降雨型滑坡水槽试验研究若干进展

防灾科技学院学报 2024年第1期26卷 16-25页

作者：柳耀阔李孝波赵扬王天虎席书衡防灾科技学院河北三河065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北三河065201

基于降雨型滑坡水槽试验的研究现状,简要介绍了降雨式水槽、界面渗水式水槽以及后缘汇水式水槽的基本信息,归纳了降雨模式(雨强、持续时间、降雨形式)、岩土类型以及土体物理参数(颗粒级配、密度)等对滑坡稳定性的影响,厘清了不同岩土... 详细信息

基于降雨型滑坡水槽试验的研究现状,简要介绍了降雨式水槽、界面渗水式水槽以及后缘汇水式水槽的基本信息,归纳了降雨模式(雨强、持续时间、降雨形式)、岩土类型以及土体物理参数(颗粒级配、密度)等对滑坡稳定性的影响,厘清了不同岩土类型、颗粒级配以及降雨模式下的斜坡变形破坏特征,总结出了超孔隙水压力导致土壤液化破坏、水体渗流侵蚀致坡体抗剪强度减小以及剪切稀化破坏等3种主要的降雨型滑坡形成机制,展望了进一步开展降雨型滑坡水槽试验研究亟待解决的科学问题,提出了解决相关问题的建议及下一步拟开展研究的方向,可为依托水槽试验深入探究降雨型滑坡的运动特征和形成机理提供参考。

关键词：水槽试验降雨型滑坡影响因素变形破坏特征形成机理

地震作用下复合格宾土工格栅加筋土挡墙筋材受力分析

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：李思汉王学鹏蔡晓光徐洪路路彤袁超中国地震灾害防御中心河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北省地矿局第六地质大队中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室河北省地震局唐山中心站防灾科技学院地质工程学院廊坊市加筋土结构研发与应用重点实验室

复合格宾土工格栅加筋土挡墙是一种新型加筋土结构，具有广阔的应用前景。为了解地震荷载作用下复合格宾土工格栅加筋土挡墙筋材受力特性，以实际工程为参考，以格宾网和土工格栅作为筋材、格宾网箱填充鹅卵石作为面板、标准砂作为回填... 详细信息

复合格宾土工格栅加筋土挡墙是一种新型加筋土结构，具有广阔的应用前景。为了解地震荷载作用下复合格宾土工格栅加筋土挡墙筋材受力特性，以实际工程为参考，以格宾网和土工格栅作为筋材、格宾网箱填充鹅卵石作为面板、标准砂作为回填土制作2.0m试验模型，开展了大型振动台模型试验，阐述了结构的宏观震害现象、宏观墙体变形模式，分析了筋材拉力、潜在破裂面、筋土界面摩擦因数等力学行为变化特征。研究结果表明：挡墙整体宏观变形为中上部鼓胀，当峰值加速度为0.8g时，挡墙整体稳定，体现了良好的抗震性能；墙面峰值位移、永久位移分别为11.43mm和3.40mm，均小于1%墙高，挡墙整体变形模式表现为平移与转动耦合模式，探讨了以筋材刚度为主要参数的内部破坏指数（0.56）和整体刚度比（4091.70）与挡墙变形模式的对应关系；当格宾网和土工格栅共同抵抗地震作用时，土工格栅所提供的筋材拉力远大于格宾网提供拉力，土工格栅的拉力占总筋材拉力的76%～92%；实测潜在破裂面形式与规范中现有破裂面计算方法存在差异；筋土界面摩擦因数随峰值加速度增大而增大，最大值为0.11，远小于相关规范建议值；复合层筋土界面摩擦因数略小于单一格宾网层的筋土界面摩擦因数值。研究结果可为复合格宾土工格栅加筋土挡墙的安全设计和推广应用提供数据支持。

关键词：加筋土挡墙振动台试验变形模式潜在破裂面摩擦因数

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龄期对剑麻纤维风积沙改性土工程特性的影响

铁道科学与工程学报 2024年

作者：陶嘉伟苏占东冉秀峰李驰李博吴思静张亚宁宋雨恒吴承泽王咸钰李致丞内蒙古工业大学土木工程学院防灾科技学院地质工程学院北京市生态地质研究所河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室

为了研究养护龄期对剑麻纤维风积沙改性土的物理和力学特性的影响，改善水泥固化风积沙改性土脆性开裂特性，选取通辽——新民北高铁所经的科尔沁沙地的实际高铁路堤风积沙改性土（95%风积沙+5%水泥），分别添加0%、0.1%、0.2%和0.4%的... 详细信息

为了研究养护龄期对剑麻纤维风积沙改性土的物理和力学特性的影响，改善水泥固化风积沙改性土脆性开裂特性，选取通辽——新民北高铁所经的科尔沁沙地的实际高铁路堤风积沙改性土（95%风积沙+5%水泥），分别添加0%、0.1%、0.2%和0.4%的剑麻纤维，开展不同养护龄期（7 d、14 d、21 d及28 d）条件下的电阻率测试、纵波波速测试和无侧限抗压试验。试验结果表明：风积沙改性土的电阻率和纵波波速会随着养护龄期的增加而上升，前期增长显著而后期趋于平缓；在标准养护条件下，随着养护龄期的增加（从7 d至28 d），各组剑麻纤维掺量风积沙改性土的弹性模量呈现对数函数形式增加，各组剑麻纤维掺量风积沙改性土的泊松比均呈小幅度下降趋势，其中不掺加剑麻纤维风积沙改性土的泊松比降幅较大（0.315～0.336，降幅6.63%），另外3组掺加剑麻纤维风积沙改性土的泊松比降幅较小（0.300～0.308，降幅2.60%），说明剑麻纤维的掺入对于改善风积沙改性土抵抗侧向变形的能力有限。风积沙改性土的无侧限抗压强度也会随着养护龄期和纤维含量的增加呈现抛物线形式上升，说明养护龄期的增加和剑麻纤维的掺入能有效提高风积沙改性土的抗压强度和延性特征，减轻风积沙改性土的脆性破坏。研究结果对沙漠地区风积沙改性土的工程应用与理论研究具有一定的参考价值。

关键词：养护龄期剑麻纤维风积沙改性土物理特性力学特性

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温度-渗流耦合作用下砂岩卸荷蠕变试验研究

水文地质工程地质 2024年

作者：梁金平张振铎李小瑞荆浩勇侯公羽苏占东张明磊张建勇防灾科技学院地质工程学院河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室北京住总置地有限公司国家管网集团工程技术创新有限公司中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

巷道/隧道开挖后环境因素（温度、水）及耦合作用会改变围岩的卸荷蠕变性质，从而对围岩稳定及施工现场的安全维护产生威胁。为研究温度、渗流水及耦合作用对砂岩卸荷蠕变特性的影响，采用自主设计的温度控制系统和改良的孔隙水传导试... 详细信息

巷道/隧道开挖后环境因素（温度、水）及耦合作用会改变围岩的卸荷蠕变性质，从而对围岩稳定及施工现场的安全维护产生威胁。为研究温度、渗流水及耦合作用对砂岩卸荷蠕变特性的影响，采用自主设计的温度控制系统和改良的孔隙水传导试件密封装置，开展了砂岩试件（φ50 mm×100 mm）三轴卸荷蠕变试验。研究发现：（1）在卸围压后的300 min蠕变时长内，轴向压缩及径向扩容蠕变速度先逐渐增加后放缓，以径向蠕变为主。（2）温度降低（65 ℃→30 ℃）最终会导致干燥及饱和试件的轴向蠕变量增加，而径向蠕变量减小。（3）随着渗流水压增加，轴向蠕变量减小，渗流水压增加对开挖后轴向蠕变起到抑制作用；而径向蠕变量显著增加，扩容现象明显，渗流水压增加对径向蠕变起到促进作用。（4）随着渗流水压增加，轴向卸荷蠕变速率减小，径向卸荷蠕变速率增大。温度-渗流耦合作用下，卸荷蠕变速率曲线分为衰减阶段和稳定阶段，衰减阶段变形量占主导地位。径向蠕变速率高于轴向，且径向蠕变速率的波动幅度较小，趋于稳定的速度更快。本文研究结果可为深部地下工程围岩稳定评价提供参考。

关键词：开挖卸荷温度渗流蠕变特性

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地质力学模型实验中变形量测方法的应用研究

地质论评 2024年第1期70卷 287-308页

作者：苏占东王鸷文孙进忠张建勇梁金平牛耀张之泰曾扬农李梦园防灾科技学院地质工程学院河北三河065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北三河065201 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中铁十八局集团第五工程有限公司天津300456

地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型... 详细信息

地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明:目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表测量法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻式应变片法及光纤类传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤类传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹性贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。

关键词：地质力学模型变形测量电测法光学测量方法机械式测量方法