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2025,45(5):997-1004, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250326001
Abstract:
离散元法（DEM）能够有效模拟岩土体的非连续性与大变形破坏过程，在工程领域具有广泛的应用前景。然而，离散元法在工程应用中面临三大核心挑战：精确建模难度大、多场耦合理论不完善以及计算效率低下。针对这些问题，国产高性能离散元软件 MatDEM 实现了以下创新突破：基于岩土体跨尺度建模方法与离散元宏微观转换公式，开发了离散元材料自动训练技术，显著降低了精确建模的复杂度；提出了离散元孔隙密度流法，实现了多场、 流固耦合与溶质运移一体化数值模拟；采用原创的矩阵离散元计算法，高效处理数百万颗粒的大规模数值模拟。 目前，MatDEM 已集成前处理、求解、后处理及扩展模块等核心功能，形成了完善的软件生态系统。经过十余年的持续研发与优化，软件已成功应用于地质灾害、岩土工程、矿业工程及油气开采等领域。未来，将通过持续深化软件的工程场景适配能力，为我国防灾减灾与工程设计提供强有力的技术支撑。
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2025,45(5):1005-1013, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250427002
Abstract:
黏土岩作为典型的黏聚?摩擦型地质材料，受力时矿物颗粒错动与黏土基质变形引发黏聚力和内摩擦角动态演化，导致材料呈现复杂的硬化规律与剪胀特性。基于黏聚?摩擦联合硬化规律与非正交塑性流动法则，构建了黏土岩的三维非正交弹塑性本构模型。首先利用莫尔?库仑强度准则与黏土岩的多轴试验数据，反演得到黏聚力和内摩擦角在硬化/软化过程中的演化规律，并通过引入两个独立的硬化/软化函数实现定量描述。其次，提出应力相关的塑性内变量，有效刻画了黏土岩在低围压下的脆性行为与高围压下的延性行为。利用分数阶导数直接获得屈服函数的非正交方向作为塑性流动方向，规避了非关联流动法则中构造塑性势函数的复杂过程。最后，通过多组常规三轴排水试验评估模型合理性。结果表明，该模型能合理描述黏土岩的典型非线性力学行为，包括应变硬化/ 软化特性、剪缩/剪胀现象以及不同围压条件下的脆?延性转变，为黏土岩工程力学特性的理论分析与数值模拟提供了可靠的本构模型支持。
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2025,45(5):1014-1023, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250224001
Abstract:
多参数本构模型的标定是其准确刻画岩土体复杂应力应变关系的关键和难点。针对复杂本构模型参数多、 标定难的问题，本研究通过融合动态范围调整机制、T 分布变异策略、Levy 飞行全局搜索和多策略种群更新机制， 改进蜣螂优化算法。通过优化典型标准函数，并与蜣螂优化算法（DBO）、灰狼优化算法（GWO）、麻雀搜索算法 （SSA）、鲸鱼优化算法（WOA）和北鹰优化算法（NGO）的优化结果进行对比，验证了改进蜣螂优化算法在全局优化能力和参数标定效率方面均表现出显著的提升。基于三维多重机构边界面模型，构建算法?本构模型双向数据交互机制程序，结合砂土三轴试验数据开展参数标定，对比改进蜣螂算法和传统蜣螂算法参数标定结果可知：改进蜣螂优化算法最优适应度值显著降低，平均无效运行率由改进前的 8.75% 降至 4.17%，有效克服了早熟收敛问题。参数标定后获得的应力-应变曲线，在峰值偏应力、残余应力等关键点及整体趋势上与试验数据具有良好的一致性， 为复杂本构模型多参数标定提供了方法支撑。
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2025,45(5):1024-1031, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250324001
Abstract:
目前，场地地震反应分析中采用的土体小应变阻尼通常根据室内试验确定。然而，由于室内试验仅能代表土体阻尼，无法反映地震波在传播过程中由场地空间变异性引起的散射效应，直接采用室内试验得到的小应变阻尼往往会导致预测的场地放大作用被明显高估。针对这一问题，本研究从美国和欧洲选取了四个竖向地震台阵，首先利用地震干涉测量法从地震数据中提取出场地的原位剪切波速结构，然后使用模拟退火算法反演了原位小应变阻尼比结构，之后讨论了土体小应变阻尼比随深度的变化规律，最后比较了恒定阻尼假设和非恒定阻尼假设在重现和预测场地地震反应中的表现。结果表明：利用地震干涉测量法和模拟退火算法反演得到的原位土动力学参数可以很好地重现并预测小应变条件下的场地地震反应。同时，场地的原位小应变阻尼结构也未表现出明显的随深度变化的规律。此外，在大多数情况下，是否采用恒定阻尼假设对地表加速度反应谱模拟值几乎没有影响。因此， 在通常情况下，场地地震反应分析可以直接采用恒定阻尼假设，无需考虑阻尼比随深度的变化。
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2025,45(5):1032-1041, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250417002
Abstract:
针对传统方法刻画地下水含水层非均质性时面临的精度不足、预测成本高等问题，基于数值模拟和室内砂箱试验，通过残差网络优化集成卷积门控循环单元（CNN‐GRU）的强大数据学习能力和电阻率层析成像法（ERT）运用物理先验信息的优势，提出一种融合物理机理的深度学习算法—DL‐ERT 模型。将其对比多个传统反演模型， 探讨融合算法在地下水含水层的渗透系数刻画精度。结果表明：（1）模型的训练损失和验证损失都快速下降并趋近于零，且两者的收敛几乎同步，表明 DL‐ERT 模型的构建策略优秀，能快速有效的学习数据特征；（2）以某一测试集样本为例，对比 ERT、CNN‐GRU 和 DL‐ERT 对该样本的渗透系数反演云图，发现单一的算法模型均不能同时注重左右两侧的高渗区域刻画，而 DL‐ERT 则对高渗区域表现出极大的预测潜力，其拟合精度达到了 0.906；（3）制作室内砂箱试验，将融合算法与传统的克里金插值法、CNN‐GRU 以及 ERT 作对比运用，得到各模型的拟合精度值分别为 0.895、0.707、0.760 和 0.836。可以发现，DL‐ERT 确实在一定程度上弥补了单一算法的不足，相比于单一的 CNN‐GRU 和 ERT，其结果的预测精度提升了 7%~17%，表明了该模型在工程运用方面的潜力。
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2025,45(5):1042-1051, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250215001
Abstract:
与远场地震动相比，近断层地震动具有上盘效应、速度脉冲等特征，将加剧地下结构震害。提出一种可高效模拟倾滑断层动态破裂—隧道反应全过程的快速多极间接边界元—有限元混合方法（FMM?IBEM?FEM）：采用快速多极间接边界元（FMM?IBEM）模拟断层破裂和大尺度场地地震动，发挥其求解精度高、计算存储量小的优势； 采用有限元（FEM）精细化模拟隧道及周围近地表场地域，通过施加黏弹性人工边界，将断层错动激发的地震动转化为施加在边界节点上的等效节点力，实现 FMM?IBEM 计算域和 FEM 计算域的应力和位移传递。基于所建方法，研究了断层距和断层倾角对近倾滑断层衬砌隧道地震响应的影响。结果表明：地震响应水平分量作用下衬砌隧道环向应力峰值出现在拱肩和拱脚，地震响应竖向分量作用下衬砌隧道环向应力峰值出现在拱腰和拱顶，且存在较大残余应力。当断层距为 2 000 m 时，地震响应水平分量作用下隧道拱脚内壁环向应力峰值相较断层距为 0 m 对应结果降低 54%；90°倾角断层产生的地震动对衬砌隧道影响最为显著，但同时要特别关注小于 45°的倾滑断层场地中衬砌隧道的动力响应。
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2025,45(5):1052-1061, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250612001
Abstract:
高坝大库水电站库岸边坡受复杂地质条件影响显著，传统预应力锚索加固设计通常忽略了土体强度参数的不确定性，且极限平衡法难以有效应对复杂地质环境，导致分析结果可靠性不足、计算效率低下。为解决上述问题，提出一种结合主动学习支持向量机（AL?SVM）与强度折减法的高效可靠度分析方法：支持向量机可高效近似边坡失稳判据，替代传统耗时的强度折减过程，实现快速可靠度评估；主动学习算法通过迭代主动筛选决策边界附近的关键样本点，极大降低了支持向量机训练所需的计算成本。以两河口水电站库岸边坡为实例验证，所提方法较传统蒙特卡罗方法计算效率提升约 98%，且具备高准确性，能够定量揭示加固参数变化对边坡失效概率的影响。该方法显著提升了复杂地质条件下预应力锚索边坡加固设计的可靠度分析效率与精度，创新性地解决了复杂工况下可靠度分析难题。
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2025,45(5):1062-1073, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250110004
Abstract:
基于物质点法，对边坡与埋地管道之间的相互作用开展数值模拟研究，系统分析了管径、管道材质、基础宽度和基础位置等因素的影响，并探究了管道受力状况对管道变形模式以及边坡破坏机制的影响。结果表明：管径、管道材质、基础宽度及基础位置不仅影响边坡极限承载力，还会改变边坡中剪切带的扩展路径；管径以及管道材质对边坡承载力以及剪切带的发育有显著的影响，较大的管径和刚度小的管材均会削弱边坡的地基承载力；基础宽度和位置控制着坡内滑裂面的形成路径；管道变形模式受控于管周弯矩分布，管道负弯矩增大直接导致管道由椭圆形变形转变为心形变形；管-土界面提供了潜在的失稳路径，加速了边坡中滑裂面的发展。这些研究结论对于边坡-管道系统的变形控制与结构设计提供了重要的参考依据。
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2025,45(5):1074-1087, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241202002
Abstract:
雷达罩被广泛用于军事和民用设施，在风荷载中破坏严重，因此进行雷达罩结构失效模式和易损性分析具有重要意义。首先采用大涡模拟进行雷达罩结构表面风荷载分布特性模拟，获得 3 类不同基座高度雷达罩表面风荷载分布特性，采用函数对其进行高精度拟合，结果表明其风荷载大小远高于规范中旋转壳顶风荷载体型系数规定， 且增加基座高度主要影响雷达罩背风面体型系数。同时利用改进的 Hashin 准则和 Tserpes 的刚度退化准则进行雷达罩全过程失效分析，基于此提出了雷达罩风致易损性的分析框架，以失效单元数为损伤指标并给出了 3 种破坏状态的量化值，构建 Kriging 代理模型预测雷达罩结构的失效概率，为评估雷达罩的抗风极限性能、预估其损伤程度提供依据，其结果表明：雷达罩破坏极少单元就会造成结构失稳，在低风速下随着基座高度增加，其失效概率增加， 不过在高风速下，基座高度超过 12 m 后再增加其高度不会对雷达罩失效概率产生显著影响。
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2025,45(5):1088-1097, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241227004
Abstract:
为系统研究超高性能混凝土（Ultra?High Performance Concrete ，UHPC）抵抗长杆弹体冲击侵彻性能，分析抗压强度对 UHPC 抗侵彻性能的影响，为 UHPC 防护结构的设计提供理论依据和工程指导。采用校正后的 K&C （Karagozian & Case）模型，在 LS?DYNA 有限元软件中对长杆弹体侵彻普通混凝土和超高性能混凝土（UHPC）靶板的过程进行了建模和数值计算。利用经过验证的 K&C 模型参数，进一步开展原型长杆射弹侵彻 UHPC 的数值模拟研究。基于数值模拟的结果对 Berezan 经验公式进行了修正和验证，并将修正的 Berezan 公式与其他常用的经验公式进行对比，结果表明：（1）UHPC 的抗压强度的提高有利于其抗侵彻性能的提升，但这种优势随着抗压强度的提高逐渐减弱；（2）数值模拟结果的可靠性和准确性可通过试验得到的结果数据进行验证，同时得出了强度等级 C100?C200 的 UHPC 侵彻系数 Kq与抗压强度 fc之间的关系，为评估不同强度 UHPC 的抗侵彻性能提供了有价值的参考；（3）通过对比试验结果和其他经验公式，修正后的 Berezan 公式的准确性得到了验证，该公式能够准确预测长杆弹体在 200~700 m/s 着靶速度下侵彻强度等级 C100?C200 的 UHPC 侵彻深度，为 UHPC 防护结构的设计提供有益的指导。
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2025,45(5):1098-1109, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240705003
Abstract:
确定高强钢约束柱受火后剩余承载性能是高强钢结构受火后安全评估的关键。采用经验证的有限元模型对高强钢约束柱受火后剩余承载性能进行了系统的参数分析，考虑了最高过火温度、长细比、轴向约束刚度比、转动约束刚度比、荷载比、荷载偏心率以及高强钢强度等级与交货状态的影响。结果表明：当约束钢柱的最高过火温度小于最大轴向承载力温度时，受火升降温过程对剩余承载力的影响很小，此后剩余承载力随最高过火温度的增大而减小；在一定情况下，中长细比约束钢柱受火后剩余承载力的折减程度更严重，剩余承载力的折减程度随轴向约束刚度比、荷载比、荷载偏心率的增大而减小；转动约束刚度比通过影响钢柱的长细比而影响剩余承载力；QT 型 Q890 高强钢约束柱受火后剩余承载力的折减程度通常最小。结合参数分析结果与现行标准规定，提出了高强钢约束柱受火后剩余承载性能实用评估方法，包括高强钢约束柱受火后剩余承载力简化计算方法以及高强钢约束柱受火后可继续使用的条件与分级。
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2025,45(5):1110-1117, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250225002
Abstract:
综合考虑西部地区民居的特点，提出了一种“上木下钢”的混合节点，而落锤冲击力是结构设计的重要依据。 基于能量守恒原理，以冲击竖向位移为变量，提出多次冲击下不同能量冲击的落锤冲击力计算方法。通过试验研究了混合节点在冲击作用下的动力响应，并探究冲击速度及落锤质量对冲击力、冲击竖向位移及修正系数的影响， 构建修正系数无量纲经验公式，建立落锤冲击力计算模型，并验证其可靠性。结果表明：套筒厚度对冲击竖向位移并无太大影响；冲击速度、落锤质量对冲击力及竖向位移有明显影响；修正系数与冲击速度呈正相关，与落锤质量呈负相关；提出的落锤冲击力计算模型能够有效预测落锤冲击力峰值，且与 Hertz 弹性理论及 Thornton 弹塑性理论计算模型进行对比，结果吻合良好。
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2025,45(5):1118-1124, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241118006
Abstract:
研究高架城市设计（Elevated Urban Design，EUD）作为一种应对土地利用和生态资源稀缺问题的创新解决方案，提高城市空间绿地碳储量和提升生态系统服务的价值（Ecosystem Service Value，ESV）。聚焦于 EUD 模式下的土地利用（Land Use and Cover Change，LUCC）及居住区绿地碳汇增量和 ESV 的耦合关系。以 15 min 生活圈作为研究尺度，采用碳排放因子法估算土地利用变化带来的绿地碳储量增量；根据生态经济学原理，分析生态系统服务价值潜力。研究结果表明：（1）以 15 min 生活圈为规划范围，EUD 模式下的居住区绿地增量为 24.4~59 hm2 ，绿地覆盖率增量为 6.1%~14.75%。（2）EUD 模式下居住区绿地碳排量减少 6.68~16.16 t/hm2 。（3）居住区绿地与 ESV 存在正相关性，ESV 增加 58.73~141.83 万元。（4）EUD 模式以土地集约化置换利用方式促进城市生态系统目标导向下的发展完整性。
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2025,45(5):1125-1138, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250221001
Abstract:
活动断裂带产生的永久位移会导致穿越其中的隧道衬砌发生严重变形。为了探究断裂带内部结构分区对隧道衬砌错断变形的影响，总结归纳了一种包括上下盘、破碎带、断裂带核部和破裂面的断裂带错断概化模型，通过改变断裂带不同区域岩体力学参数、断裂带不同区域宽度以及破裂面出现位置，开展围岩?衬砌隧道的数值试验，测算纵向位移梯度、纵向位移曲率和椭圆度来表征纵向剪切变形、纵向弯曲变形和横断面变形。研究衬砌的纵向变形和横断面变形规律，揭示错断作用下断裂带结构分区对隧道衬砌变形的控制机制。结果表明：（1）断裂带错动作用下，衬砌纵向位移曲线呈“S”型，大部分位移集中在断裂带核部。断裂带核部的剪切变形大于其它区域，峰值发生在破裂面处，弯曲变形主要发生在岩体软硬交界面附近；（2）衬砌横断面变形由隧道纵向的剪切和弯曲共同作用产生，断裂带核部处的变形显著大于破碎带，破裂面附近和软硬岩体交界区域需重点关注；（3）分区岩体软硬程度差距越大和断裂带核部宽度占断裂带总宽度越小时，断裂带核部区间内衬砌纵向变形与横断面变形越剧烈。当破裂面发生在断裂带核部中央时，衬砌纵向变形与横断面变形最剧烈，而破裂面处于断裂带核部与破碎带分界面处， 破裂面导致的破坏范围有所增加。
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2025,45(5):1139-1150, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240326001
Abstract:
为研究高铁进出站加减速阶段列车运行引起的路堤段地面不同位置处振动特性，实测了阜阳西站附近郑阜高铁和商合杭高铁之间路堤段地面振动，对比不同线路上不同列车加减速引起的地面不同方向上振动加速度时频曲线，研究了列车车型、列车运行状态和高铁线路型式对地面振动特性的影响。研究结果表明，列车车型对靠近轨道处地面沿轨道方向振动影响明显。列车运行加速度较小时，列车不同轮对产生的地面振动加速度峰值差异较小。列车车型主要改变地面水平方向振动频谱特性。列车运行状态对距轨道较远处地面水平方向振动加速度峰值影响较大，对不同位置处地面竖向振动主频影响较大。商合杭高铁和郑阜高铁列车运行产生的地面振动反弹增大现象出现的位置不同。郑阜高铁线上不同列车对距轨道中心较远处地面振动影响较商合杭高铁线大。商合杭高铁列车运行引起的地面水平方向振动主频整体随与轨道中心间距增加而增大，郑阜线上不同方向振动主频随与轨道中心间距增加未呈现明显的变化规律。商合杭高铁上不同列车运行产生的地面水平方向加速度振动主频差异较小，在郑阜高铁上不同列车运行产生的振动主频差异较大。
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2025,45(5):1151-1152, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240201002
Abstract:
为了分析多雨地区环境作用下路基湿度变化对路面结构力学响应的影响，通过建立考虑应力水平和基质吸力的动态回弹模量 MR预估模型，采用 COMSOL 软件建立路基路面结构数值模型，运用系数型偏微分方程将 MR嵌入数值模型的本构关系中，结合实测数据与规范法计算结果对比，验证了模型的适用性，并对不同降雨和地下水位条件下路面弯沉和疲劳寿命的历时变化规律进行分析。结果表明：回弹模量随含水率增加而减小，弯沉值随含水率增加而增大；当路基土的饱和度由 79% 增至 90% 时，路面最大弯沉值增加了 126 μm。当地下水位由-5 m 升至 0 m 时，路表最大弯沉值增加 62%。采用我国和美国路面设计规范中的疲劳寿命计算方法得到的沥青路面层疲劳寿命结果均有较高的准确度，最大误差只有 2%。随着地下水位的升高，面层底最大拉应力呈线性增大而疲劳寿命减小；当地下水位升高 5 m，面层底拉应变提升 28.35%，沥青路面层疲劳寿命降低 62.8%。研究结果为多雨地区道路结构设计和长期性能保障提供理论依据。
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2025,45(5):1153-1173, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230415002
Abstract:
西部山区交通线路上，山岭隧道容易遭受泥石流的冲击，进出口处的明洞结构损毁尤为严重。然而，泥石流对隧道明洞结构的灾害作用机理尚不清晰，其难点在于协调描述泥石流的流体力学响应与明洞的固体损伤响应。为此， 发展了耦合欧拉-拉格朗日数值方法，采用宾汉姆模型描述泥石流的流体力学性质，采用混凝土塑性损伤模型描述明洞结构的应力应变关系，通过模拟福堂隧道明洞受灾的真实案例，阐明了泥石流冲击作用下明洞结构的变形及损伤规律。仿真结果显示，迎流面冲击合力与冲击速度的平方成正比，明洞结构的损伤主要形成于冲击合力达到峰值的过程中。位移最大位置出现在迎流侧的边墙上，衬砌内表面出现沿轴向的张拉裂缝，外表面出现成片的剥落损伤。随着泥石流冲击速度和泥石流屈服应力的提高，明洞损伤加剧，裂缝斜向延伸到过流断面以外的区域，并可导致衬砌的失稳破坏。相较于侧面冲击，压顶冲击能够大幅降低明洞损伤程度及其对冲击速度的敏感性。上述结果表明，为提高我国隧道工程的泥石流灾害防治能力，需要对泥石流发育位置及成分进行现场勘查，建立相应措施降低泥石流冲击速度， 同时可通过隧道-山体空间关系的设置导向冲击发生位置，以降低泥石流的损伤作用。
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2025,45(5):1174-1186, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230706004
Abstract:
全容式液化天然气（LNG）储罐是燃气系统的重要组成部分，其抗震性能对城市天然气供应至关重要。本研究以 16×104 m3 的超大型全容式 LNG 储罐为原型，开展了 1∶14 缩尺全容式 LNG 储罐模型的振动台试验，并分析了其加速度响应分布和应变响应分布。同时基于有限元软件 ABAQUS 建立了考虑流固耦合的全容式 LNG 原型储罐有限元模型。再通过相同的有限元建模方法对缩尺模型进行建模，对比振动台试验中响应较大位置处的加速度和应变时程，从而验证了有限元建模方法的合理性。随后选取Ⅱ类场地的 3 条地震波作为地震激励，得到了全容式 LNG 储罐原型结构在 0.2g 地震动下的剪力分布和 0.4g 地震动下的结构响应，其中包括加速度响应分布，位移响应分布和应力响应分布，从而对结构的抗震性能和失效机制进行评估。研究结果表明：①在主要频段覆盖结构一阶固有频率的地震动和长周期速度脉冲型地震动激励下，结构的加速度响应和最大层间剪力均被明显放大；②混凝土外罐的薄弱位置是穹顶与侧壁的连接部位；③在长周期速度脉冲型地震动激励下，钢内罐除了发生“象足”屈曲外，还可能发生由液体大幅晃动所产生的“菱形”屈曲模式。
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2025,45(5):1187-1199, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240321003
Abstract:
RC 框架发生连续倒塌时，失效区域边界约束条件会影响结构的抗力机制。为探讨周围结构约束对规则 RC 框架抗连续倒塌易损性的影响，采用易损性分析方法，对典型规则 RC 框架进行抗连续倒塌性能评估，系统分析了不同内柱、边柱失效工况下，规则 RC 框架抗连续倒塌易损性曲线及鲁棒性指标。研究结果表明：（1）结构顶层的不同内柱、边柱移除时，周围结构约束对结构抗连续倒塌易损性影响显著。在其他楼层，由于上部结构的备用传递路径较多，不同内柱、边柱移除的连续倒塌易损性曲线较为接近；（2）相比边柱移除工况，周围结构约束对内柱移除工况下的结构抗连续倒塌易损性影响更为显著；（3）在结构顶层，周围结构约束越强，该工况下结构抗连续倒塌鲁棒性越强，当移除柱周围结构跨数大于 2 时，不同约束导致的抗连续倒塌易损性差异较小；（4）构件截面一致时，结构总楼层数对周围结构的约束效应影响较小。
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2025,45(5):1200-1211, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240724003
Abstract:
基于可恢复性抗震理念，提出一种新型中柱体系，旨在为地铁地下结构提供优异的抗震性能及自复位功能。 通过 ABAQUS 软件，模拟分析了新型柱的自复位性能、水平变形能力及抗剪承载能力等基本性能，并探讨了初始预应力值、预应力筋数量和柱头尺寸三种参数变化对新型柱性能的影响情况。结果表明：相比传统固接柱，新型柱不仅表现出良好的自复位能力，还具备明显的水平变形和损伤特征优势。适当减小初始预应力值有利于改善新型柱的自复位性能；减少预应力筋数量、增大柱头，都有利于提升小轴压比下新型柱的自复位性能，反之增加筋数、减小柱头，则有利于提升大轴压比下新型柱的自复位性能。参数变化对水平变形能力的影响仅当轴压比小于 0.7 时表现明显，该轴压比条件下，初始预应力值越小、预应力筋数量越多，新型柱变形能力越强；柱头的设置有利于新型柱变形能力的提升，但其尺寸影响并不显著；初始预应力值取 500 MPa、预应力筋设置一排、柱头半径 0.2 m 为最佳组合。参数变化对新型柱抗剪承载力影响并不明显。研究成果可为地铁地下结构可恢复性抗震体系的深入研究与设计提供参考价值。
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2025,45(5):1212-1221, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230618001
Abstract:
针对中柱、中板及纵梁等内部构件是双层地铁车站结构抗震性能的薄弱环节，提出了一种外部现浇和内部装配的震后可更换新型隔震地铁车站结构形式，建立了考虑部件装配与支座隔震的三维精细化有限元模型，分析了新型地下车站结构的抗震性能。研究表明：在输入峰值加速度小于 0.2g 时，外部现浇和内部装配的车站结构层间位移角完全满足规范规定的弹塑性限值；与整体现浇结构相比，新型车站结构的纵梁、中板和中柱处的地震损伤有明显减小，中板与中柱底端接触部位的地震损伤也有所缓解；外部现浇和内部装配的车站结构在顶底板截面及侧墙的弯矩幅值有小幅增加。总体来看，外部现浇和内部装配的新型设计方法能够有效提高地铁地下结构的整体抗震性能水平和震后可快速修复性。
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2025,45(5):1222-1232, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240404001
Abstract:
作为地震动的三要素之一，地震动持时会显著影响结构的地震响应与损伤状态。为研究地震动持时对砌体结构地震响应的影响，通过谱匹配方法和小波变换消除频谱和幅值影响，以抗震设计谱为目标谱匹配得到 100 条不同持时的地震动记录，同时通过等效框架法建立一个典型砌体结构数值模型，随后将得到的 100 条地震动记录输入到数值模型开展地震反应分析，根据分析结果探讨地震动持时对砌体结构最大层间位移角、滞回耗能及累积损伤的影响，并通过回归分析得到了地震动持时对砌体结构地震响应参数影响的经验公式。结果表明：长持时地震会比短持时地震对砌体结构造成更大的损伤破坏；砌体结构地震响应参数与持时的相关性从高到低依次为滞回耗能、软化损伤指数、Park?Ang 损伤指数、最大层间位移角；砌体结构最大层间位移角、滞回耗能以及 Park?Ang 损伤指数均随地震动持时的增大呈增长趋势，但持时较短时增长速度较慢，随着持时的增大，增长速度有所加快，但不同的是滞回耗能最终又会趋于平稳；砌体结构软化损伤指数随地震动持时的增大呈增长趋势，但持时较短时增长较快，随着持时的增大，软化损伤指数逐渐趋于平稳；以文中选取的长、短持时地震动为例，长持时地震动作用下的 Park?Ang 损伤指数、滞回耗能、软化损伤指数和最大层间位移角分别是短持时地震动作用下的 4.5 倍、10 倍、2.32 倍、2.99 倍。结果可供砌体结构抗震设计和地震损伤评估参考。
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2025,45(5):1233-1240, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250401001
Abstract:
边坡稳定性的准确预测对降低边坡失稳风险具有重要意义。为高效且准确地预测边坡稳定性，提出了一种基于粒子群（PSO）优化轻量级梯度提升机（LightGBM）的边坡稳定性预测模型，即 PSO?LightGBM 模型。该模型首先采用粒子群算法优化 LightGBM 模型中的重要参数，在实际工程应用中，降低了 LightGBM 模型参数所产生的影响。然后采用优化后的 LightGBM 模型对边坡稳定性进行分类预测。选取 K 近邻（KNN）、支持向量机（SVM）、 LightGBM、网格搜索优化 LightGBM（GS?LightGBM）以及遗传优化 LightGBM（GA?LightGBM）作为对比模型，并采用准确率、精确率、召回率与 F1 分数作为各模型预测性能的评价指标，并通过混淆矩阵可视化各模型的分类结果。基于 PSO?LightGBM 模型的特征重要性分析，量化了各因素在边坡稳定性预测中的相对重要性。研究结果表明，在测试集上 PSO?LightGBM 模型的各项评价指标上均显著优于其他对比模型，表现出较强的分类预测性能与泛化能力。通过特征重要性分析，影响边坡稳定性的因素从大到小依次为：坡角、坡高、内聚力、内摩擦角、土体重度与孔隙水压力。本研究为边坡稳定性的准确预测提供了一种新方法，对边坡工程安全设计与风险评估具有重要参考意义。
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2025,45(5):1241-1249, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240303001
Abstract:
为了提高混凝土重力坝的抗爆性能确保其安全运行，利用风险评估理论考虑爆炸载荷及坝体材料参数的不确定性，提出了基于长短期记忆网络（Long?Short Term Memory，LSTM）的混凝土重力坝爆炸毁伤风险评估模型。 选取裂缝贯穿度作为评价指标定量计算了不同爆炸场景下混凝土重力坝的风险失效概率，基于大坝发生轻微损伤的风险概率确定了安全防护距离，研究了浅水爆炸及深水爆炸对混凝土重力坝爆炸毁伤风险的影响，并进行了敏感性分析识别了关键变量。研究结果表明：混凝土重力坝的爆炸毁伤风险与爆炸荷载及坝体材料参数的不确定性密切相关；TNT 炸药当量一定时，随起爆距离的增加，混凝土重力坝的爆炸毁伤风险降低；随着起爆深度的增加， 坝顶发生严重破坏的概率降低，坝基发生严重破坏的概率增大；TNT 炸药当量是影响混凝土重力坝爆炸毁伤风险概率的关键变量。该研究为混凝土重力坝的水下爆炸风险评估及特殊时期抗爆措施的制定提供了依据。
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2025,45(5):1250-1261, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240604001
Abstract:
抗风化大体积土工袋在抢险防灾减灾工程中有着广泛应用，但目前对其性能要求和工程使用规范尚不明确。 通过总结国内外结合工程实践，阐述了关于该工法的多项基本性能要求指标，并发现对大体积土工袋在性能上起控制性的指标是下部土工袋在上部土工袋的自重作用下的抗压性能。对土工袋进行三种不同密实度土体的等应变压缩试验，研究其抗压性能。然后以增量广义胡克定律为基础，考虑土工袋侧向非线性变形条件，得到其大体积土工袋的极限抗压强度理论公式和袋体内部土体的剪胀方程，该方程可用于计算土工袋的破坏荷载和沉降。研究结果表明：①对大体积土工袋破坏起控制因素的是袋体中部筋材的抗拉强度；②通过抗压试验结果与理论值对比， 表明极限抗压强度理论公式与试验结果基本一致，成果可以为实际工程提供参考；③提出了土工袋鼓胀度系数 m， 可反应土工袋侧边的鼓胀程度，对确定大体积土工袋侧胀的工程指标具有一定指导意义；④经过土工袋加固后土体的剪胀性更加明显，其抗剪强度也更高。
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2025,45(5):1262-1272, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240501001
Abstract:
为探明不同卸荷损伤程度下的泥岩应力松弛破裂机制，开展卸荷损伤泥岩的应力松弛数值模拟计算。研究细观参数对宏观力学参数的影响规律，确定细观参数取值范围；采用适合多因素、多计算次数的均匀设计法及多元回归分析，建立泥岩试样基于 PFC2D平行黏结模型的宏?细观参数定量关系式，计算确定泥岩PFC2D细观参数；利用已获得的细观参数进行卸荷损伤泥岩应力松弛数值模拟计算，并结合试验成果验证。研究结果表明：根据细观能量的演化可将应力松弛划分为低应力松弛、高应力松弛及松弛破坏三个阶段。且前两个阶段主要体现为细观应变能蓄积，最后阶段则表现为细观耗散能释放；卸荷损伤程度增大导致应力松弛过程中剪切裂纹数量显著增加，张拉裂纹数量差异不明显；泥岩应力松弛破坏模式随着卸荷损伤程度增大由张拉贯通破坏为主逐渐向张拉?剪切复合贯通破坏转化。
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2025,45(5):1273-1280, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240519001
Abstract:
荷载频率与粉粒含量对砂性土液化势及液化特性的影响，都有较多研究，但认识并不充分。基于福建标准砂筛选 1 种 0.5 mm 以下砂土，配以银川黄河粉砂筛选粉粒，采用 KTL 动三轴试验系统，分别进行等相对密度 30%、 70%，粉粒含量 0%、20%、40%、60% 试样，循环荷载频率分别为 0.1 Hz 和 1 Hz 下的均等固结动三轴液化试验。结果表明：加载 0.1 Hz 相对于 1 Hz，稳定变形阶段持续时间长、循环次数多，初始液化以后孔压波动幅度变得更大，表现出强剪胀性。但是，加载 0.1 Hz 液化强度低于 1 Hz 下，且 0.1 Hz 下轴向双幅应变会急剧增大，不应将这种液化模式归于“循环活动性”。加载 0.1 Hz 时，土颗粒间移动、摩擦更充分，拉压方向都能发挥出全段土样的强度，滞回圈拉压方向相对对称且饱满。而加载 1 Hz时，由于试样顶端软化出现应力集中，从变形增长阶段开始，动应力出现衰减，滞回圈表现出明显的拉压不对称，深度液化阶段，拉方向失去刚度和承载能力。总体来说，加载 0.1 Hz 相对于 1 Hz， 孔压发展更慢、最终孔压更低，应变发展先慢后快，抗液化强度更低。无论荷载频率和相对密度大小，随着粉粒含量增大，孔压上升和应变发展都越快，抗液化强度呈下降趋势。
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2025,45(5):1281-1290, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240206001
Abstract:
超长桩因能适应软基深水条件被广泛应用于外海码头建设之中，然而超长桩由于桩身长度、桩身自由长度均较传统桩基更长，长细比更大，存在屈曲失稳的风险。在波浪、海流等循环荷载作用下，桩侧软黏土会产生强度弱化与刚度衰减的循环弱化效应，进一步加剧了超长桩发生屈曲失稳的风险。鉴于此，首先基于 ABAQUS 有限元软件二次开发平台，借助 USDFLD 子程序并采用 FORTRAN 语言对已有试验获得的软黏土强度弱化与刚度衰减规律计算模型进行数值开发，并将数值计算结果与离心机试验结果进行对比，验证了本研究中所建立的软黏土强度弱化与刚度衰减子程序的合理性与可靠性。然后建立了软基深水超长桩数值计算模型，开展了超长桩屈曲稳定性研究，明确了超长桩发生屈曲失稳的可能性，并进一步研究了单独考虑强度弱化、刚度衰减以及同时考虑强度弱化与刚度衰减后对超长桩屈曲稳定性的具体影响情况。研究结果表明，超长桩屈曲临界荷载值分别降低了 3.5%、 7.9%、11.0%，屈曲失稳时桩身最大剪力分别降低了 3.6%、17.1%、22.1%，表明软黏土循环弱化效应显著增加了超长桩屈曲失稳破坏的风险。研究成果可为同类工程问题研究提供参考借鉴。
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2025,45(5):1291-1300, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250527005
Abstract:
地电场是地震预测研究的重要内容之一，其数据质量直接影响震前异常识别的准确性。随着全国轨道交通网络的扩张，地铁运行产生的杂散电流成为影响地电场观测的主要干扰源之一。针对地铁干扰抑制问题，系统对比滑动平均滤波、经验模态分解（EMD）滤波及小波滤波三种方法的去噪效果。通过构建贴近真实场景的模拟信号，采用信噪比（SNR）、均方根误差（RMSE）等指标评估滤波性能。仿真实验显示：滑动平均滤波在窗长 390 s 时效果最优，SNR 提升 15.50 dB，RMSE 降低 83.22%；EMD 滤波去除前 2 个本征模态函数（IMF）更合理，可平衡去噪效果与有效信号保留，SNR 提升 10.99 dB，RMSE 降低 71.8%；小波滤波选用 db4 小波基时 8 层分解后滤波表现最佳， SNR 提升 16.86 dB，RMSE 降低 85.7%。对上海青浦台受地铁影响的秒采样地电场数据滤波处理，结果显示，三种方法均使信号标准差降低 65% 以上，其中小波滤波在保留突变信号细节上优势显著。研究表明，秒采样数据结合优化参数的滤波方法可有效抑制轨道交通干扰，为提升地电场观测数据质量提供技术支持。
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2025,45(5):1301-1310, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231122001
Abstract:
为探索深厚覆盖层区城市隐伏断裂探测及其活动性评价，利用主?被动源联合方法对昆山—嘉定断裂进行探测研究。首先采用浅层地震勘探法对昆山—嘉定断裂进行了定位，在断点发育处采用台阵微振动观测技术对覆盖层精细结构探测。验证并更新了昆山—嘉定断裂的断层特征和断裂活动性认识：昆山—嘉定断裂为正断层，倾向为南，倾角约 60°，该断裂错断了新近系、上断点终止于下更新统顶部，上断点埋深约在 220~240 m，投影在地表的坐标为（31.38°N，121.06°E），据此推断昆山—嘉定断裂最新活动时代为第四纪早更新世。主?被动源联合探测法避免了单一勘探方法对隐伏断裂勘探的局限性，可利用主动源法对目标断裂进行初步定位，再利用被动源法确定上断裂位置。主?被动源联合探测法对解决深厚覆盖区隐伏断裂上断点位置具有参考意义。
2025年第45卷第5期
“防灾减灾工程高性能计算方法(HPC)”专题
论文
防震减灾论坛
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重庆廊桥结构健康评估与保护策略研究
Abstract:
廊桥作为融合交通、建筑与文化遗产价值的复合载体，其保护研究对传统营造技艺传承具有重要意义。系统梳理了国内外廊桥发展脉络与地域分布特征，针对廊桥面临的洪涝、强风、地震及火灾等多元风险，总结了结构加固、智能防火及数字化保护等关键技术研究进展。聚焦重庆地区，全面调研48座廊桥，其类型涵盖单跨木梁木廊桥、石墩木梁木廊桥、石拱木廊桥三类，集中分布于渝东南地区，其中约68%廊桥保存完整，其余存在石质劣化、木构腐朽、砖瓦病害等问题，且消防与安防设施缺失问题突出。基于此，结合廊桥结构特性与区域文化特征，提出分类分级保护、活态传承营造技艺及文旅融合活化利用等保护策略。研究可为重庆廊桥的系统性保护提供依据，对同类文化遗产的区域化保护具有参考价值。
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重庆廊桥结构健康评估与保护策略研究
Abstract:
廊桥作为融合交通、建筑与文化遗产价值的复合载体，其保护研究对传统营造技艺传承具有重要意义。系统梳理了国内外廊桥发展脉络与地域分布特征，针对廊桥面临的洪涝、强风、地震及火灾等多元风险，总结了结构加固、智能防火及数字化保护等关键技术研究进展。聚焦重庆地区，全面调研48座廊桥，其类型涵盖单跨木梁木廊桥、石墩木梁木廊桥、石拱木廊桥三类，集中分布于渝东南地区，其中约68%廊桥保存完整，其余存在石质劣化、木构腐朽、砖瓦病害等问题，且消防与安防设施缺失问题突出。基于此，结合廊桥结构特性与区域文化特征，提出分类分级保护、活态传承营造技艺及文旅融合活化利用等保护策略。研究可为重庆廊桥的系统性保护提供依据，对同类文化遗产的区域化保护具有参考价值。
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寒区偏高岭土基地聚合物固化土抗压强度预测
Abstract:
为了探究季冻区电石渣激发偏高岭土基地聚合物固化土抗压强度变化规律及配比设计，通过180组试验数据构建数据库，以偏高岭土含量、电石渣含量、养护温度和养护时间为输入参数，固化土抗压强度为输出目标，利用机器学习方法建立输入参数与输出目标之间的回归关系。选用多种机器学习算法（KRR、ANN和GPR）建立电石渣激发偏高岭土基地聚合物固化土抗压强度预测模型，通过决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）对模型性能进行评估，并结合敏感性分析解释预测结果。研究结果表明，GPR模型的预测误差相对较小，具有较好的预测精度，可较好地预测电石渣激发偏高岭土基地聚合物固化土的抗压强度；敏感性分析发现，养护温度和养护时间对抗压强度的影响显著。相关研究结果可为电石渣激发偏高岭土基地聚合物在季节冻土工程性质改良中的应用设计提供参考依据。
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跨活动断层隧道地震响应研究：进展与展望
Abstract:
为满足特定交通需求或线路规划，重大隧道工程在建设过程中不可避免地面临跨越活动断层的风险。在强震与断层位错耦合作用下，隧道结构易发生结构损伤甚至局部坍塌。因此，跨断层隧道抗震设防已成为地震工程领域的热点问题。在系统梳理国内外相关研究成果的基础上，首先收集了跨活动断层隧道震害案例，归纳分析了断层蠕滑与粘滑作用下的结构损伤特征与致灾差异。随后，从物理模型试验、解析方法及数值模拟三个研究范式出发，深入综述了跨断层隧道地震响应的研究进展，并总结了现有抗震设防措施。最后，讨论了目前跨活动断层隧道抗震防灾研究亟需解决的关键问题。综述分析表明，现有研究对震错耦合作用机制及其对隧道响应的影响研究仍显不足。未来亟需融合地震学、地质学和工程学等多科理论深入厘清震错耦合机制，开发可实现断层错动与地震动同步输入的“同震同错”试验技术。此外，应推进发展精细化的多尺度数值模拟方法，构建能反映破碎带真实构造及动力特性的数值分析模型，以提升跨断层隧道抗震性能评估与设防设计的科学性与可靠性。综述分析可为跨断层隧道的抗震设计提供参考。
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基于温度异常的高层建筑外墙缺陷检测方法
Abstract:
建筑围护结构在温差、光照、雨水、大风、震动等自然环境应力的持续作用下老化破损进而滋生空鼓、渗漏等缺陷，最终导致建筑外墙砖的脱落，对地面人群的人身财产安全造成巨大威胁。本文针对建筑外墙缺陷快速检测需求，采用红外热成像显影技术，提出基于温度异常的空鼓缺陷检测方法。分析阳光照射下建筑外墙红外热像图上不同区域的温度分布特性以及缺陷存在时外墙梁柱结构和填充墙温度均匀区域的边界入侵现象，利用分水岭算法提取各温度区域边界像素位置并建立边界像素堆积折线图，识别异常区域。基于MATLAB的图像处理仿真表明，所提方法能够有效识别定位热像图中边界入侵和连通的异常像素点。进一步以长沙天心区磊鑫嘉苑为例，准确识别出建筑外墙中的两处异常，并设计城市高层建筑外墙质量快速检测评估方案。
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近场地震动模拟方法的发展与评估——基于复杂物理过程的发展进程及模拟结果比较
Abstract:
地震动模拟是地震工程研究的核心内容之一，地震动模拟研究将为灾后救援和重建提供理论依据，对结构动力分析和抗震设计等领域具有重要的工程指导意义，还可为基于情景地震的结构概率地震需求分析提供思路。近场地震动的特征主要受三个方面因素的控制，即震源、地震波传播中的路径和介质以及局部场地条件。由于震源特征、地震动传播路径及介质和场地条件的复杂性，导致地震动具有不可精确预测性和不可重复性。本文基于这三个复杂的物理过程，分析了近场地震动模拟的发展历史，简要介绍了地震动模拟常用的模拟方法的发展历史，论述了各个模拟方法的优缺点。此外，本文还总结了工程应用方面的研究进展和简化模型，对比了不同方法估计的震源模型、能量和模拟精度。最后，总结了地震动模拟当前研究的局限性和未来研究的发展方向。通过不断完善数值模拟方法，结合先进的计算技术和数据分析方法，地震动模拟的准确性和可靠性将得到进一步提升，为抗震设计和地震风险评估提供更为坚实的科学基础。
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抗风化大体积土工袋工程应用与抗压性能研究
Abstract:
抗风化大体积土工袋在抢险防灾减灾工程中有着广泛应用，但目前对其性能要求和工程使用规范尚不明确。通过总结国内外结合工程实践，阐述了关于该工法的多项基本性能要求指标，并发现对大体积土工袋在性能上起控制性的指标是下部土工袋在上部土工袋的自重作用下的抗压性能。对土工袋进行三种不同密实度土体的等应变压缩试验，研究其抗压性能。然后以增量广义胡克定律为基础，考虑土工袋侧向非线性变形条件，得到其大体积土工袋的极限抗压强度理论公式和袋体内部土体的剪胀方程，该方程可用于计算土工袋的破坏荷载和沉降。研究结果表明：①对大体积土工袋破坏起控制因素的是袋体中部筋材的抗拉强度；②通过抗压试验结果与理论值对比，表明极限抗压强度理论公式与试验结果基本一致，成果可以为实际工程提供参考；③提出了土工袋鼓胀度系数 m，可反应土工袋侧边的鼓胀程度，对确定大体积土工袋侧胀的工程指标具有一定指导意义；④经过土工袋加固后土体的剪胀性更加明显，其抗剪强度也更高。
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穿越断层长大深埋隧洞动力非协调变形与破坏机制
Abstract:
强震作用下穿越断层破碎带长大深埋隧洞的动力问题一直是深部地下工程研究的热点问题，保障震后隧洞的安全和稳定通行是灾后救援的关键。为了深入探究穿越断层长大深埋隧洞围岩地震动力响应，依托于香炉山隧洞工程，采用室内振动台试验与理论分析相结合的方法，开展不同断层倾角下隧洞围岩动力响应定性定量分析，揭示强震作用下穿越断层长大深埋隧洞动力变形规律，结果表明：强震作用下，当断层倾角为30°时，隧洞围岩的动力响应最为显著，断层破碎带处峰值加速度、峰值应变以及峰值位移变化最为强烈。基于振动台试验结果发现，隧洞围岩的动力响应存在显著的断层放大以及上盘效应，并因此产生隧洞围岩的非协调变形，这是导致穿越断层长大深埋隧洞变形破坏的主要原因。香炉山隧洞穿越断层或近断层位置处，振动荷载叠加作用以及残余拉压应力引起隧洞循环往复的张拉、压缩和错动，导致纵向、横向及环向裂缝的出现，进而产生大变形甚至破坏。研究成果可以为强震区长大深埋隧洞工程稳定性分析和安全评估提供指导和借鉴。
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2023,43(5):917-922, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230921004
Abstract:
在全球气候变化及地质活动日益活跃的孕灾大环境下，我国亟待实现自然灾害的快速高效应急处理，相应的灾害防控产业升级同样势在必行。结合自然灾害防控关键环节的发展方向，通过文献整理、现场调研、专家咨询及问卷调查等方式，分析了自然灾害防控产业面临的问题与挑战，开展自然灾害防控产业技术突破与发展路径的研究，提出以下对策措施：构建更为完善的标准化体系，严格核定从业资格，实时把控自然灾害防控产业的市场动态， 保障产业市场良性竞争；立足本土化发展优势，集群化发展自然灾害防控产业，贯通自然灾害多产业链条；以自然灾害防灾减灾的基础研究为主导，通过理论创新和技术迭代，完成自然灾害产业升级，提升产业整体性、系统性和协同性，打造防灾减灾产业端的国际核心竞争力。本文将为自然灾害防控的产业高质量快速发展提供前瞻性、针对性、储备性的科学参考。
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2021(4):874-882, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.202105007
Abstract:
简要回顾了地震预警的发展历程，介绍了地震预警的基本原理和地震位置、预警震级及预测烈度等关键参数的主要测定方法。作为一种能够有效减轻地震灾害的手段，世界上多个国家和地区相继开始建设各自的地震预警系统，以系统建设与应用实效为切入点，介绍了世界主要地震预警系统和我国的相关进展情况；并基于目前地震预警面临的主要挑战，从传感器、信号处理算法及组网模式等方面，展望了未来地震预警系统新的、有潜在变革性的技术和方法。
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2021(6):1382-1394, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20201130001
Abstract:
滑坡在我国分布范围广、发生频率高，严重威胁人民的生命财产安全和国家重大工程建设及其长期运营。为减轻滑坡地质灾害，实现防灾减灾救灾效益最大化，亟需开发更有效的滑坡地质灾害应急处置技术。对滑坡地质灾害应急处置技术的研究现状进行系统总结，包括应急抢险技术、应急治理技术、特殊工程应急处置技术和应急监测预警技术，指出当前存在的主要问题和进一步发展方向，以期推动我国滑坡地质灾害应急处置技术的快速发展和行业工作的规范化，为防灾减灾救灾工作提供有益参考。
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2020(6):841-851, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.06.001
Abstract:
为详细调查拟建川藏铁路沿线帕隆藏布流域冰碛物的物理力学特征，评估冰碛物作为地质灾害物源和工程地基的稳定性，选取帕隆藏布流域32处典型冰碛物为研究对象，通过开展天然密度、含水率、颗分、大型直剪、三轴剪切、膨胀性、渗透性等原位试验和室内测试，结合现场剖面测绘等调查手段，总结了冰碛物的分布与沉积特征和物理力学参数特征，统计了不同参数间的相关性。结果表明：冰碛物物理力学参数与含水率、孔隙比及粘粒含量密切相关，其中天然密度和压缩模量均与孔隙比呈线性负相关，而垂直渗透系数和自由膨胀率与粘粒含量呈二次方关系，抗剪及抗压强度与孔隙比和含水率呈二元函数关系。通过分析冰碛物在三种不同沉积部位(现代冰舌前缘、冰川谷中游、沟口主河岸坡)的起动方式，初步探讨了冰碛体的稳定性及其在川藏铁路、川藏高速公路等重大工程中的不同应用对策(桥隧绕避、工程边坡、路堑或地基等)。
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2021(4):753-767, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2021.04.005
Abstract:
为改善普通填充墙(板)结构的抗震性能，基于黏弹性阻尼器的原理和构造，提出一种构造简单、减震机理明确、具有自主知识产权的新型减震填充墙(板)。本文介绍减震填充墙(板)的构造及工作原理；给出适合构筑减震层的材料及其滞回性能；对减震填充墙(板)单元、带减震填充墙(板)平面框架进行性能试验，揭示减震填充墙(板) 通过相邻砌体(墙板)单元间的相对运动迫使减震层发生剪切滞回变形、耗散地震输入能量的减震机理，建立减震填充墙(板)平面内“双斜撑”力学模型；通过带减震填充墙(板)三维框架的动力时程分析，验证地震下减震填充墙 (板)可通过削减墙体自身对主体结构的刚度效应，显著降低对主体结构动力特性及抗震性能的影响，保护墙体不破坏的有效性；对减震填充墙(板)的平面外性能进行试验及分析，揭示减震填充墙(板)“拱承载机制”的平面外工作机理及“四铰拱”的破坏模式；介绍减震填充墙(板)在楼梯间、(震损)加固建筑等应用场景中的原理及构造；给出减震填充墙(板)今后研究的问题及方向。
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2021(4):710-722, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2021.04.002
Abstract:
近年来，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发，其危害性大，波及范围广，严重威胁人民群众生命及财产安全， 制约经济社会发展和人民对美好生活需求的向往。经过多年技术攻关和群防群测工作积累，我国在地质灾害风险调查和隐患排查方面取得了明显成效，综合运用合成孔径雷达测量、高分辨率卫星遥感、无人机遥感、机载激光雷达测量等多种新技术手段以提高全国地质灾害调查评价精度的工作也在持续开展中。在新时代计算机技术的不断革新与发展下，基于大数据技术的地质灾害监测预警为地质灾害防治提供了新的思维范式和经验指导。为了促进对该领域发展新导向的深入了解，介绍了大数据方法在地质灾害数据获取、存储、分析的几种关键技术，综述了迄今国内外学者利用大数据技术开展地质灾害研究和防治方面的工作。
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2020(5):698-705, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.05.003
Abstract:
在众多诱发滑坡的因素中,人工削坡引发的边坡失稳现象十分普遍。采用布里渊光时域分析技术(以下简称BOTDA 技术),通过模型试验和数值模拟分析,对削坡作用下的边坡变形机理及其演化过程进行了研究。由于传感光缆与土体之间的耦合性直接影响着监测结果的准确性,首先通过不同围压作用下的拉拔试验,掌握了传感光缆与土体耦合变形关系。然后,设计了坡顶加载试验模型,通过在水平向和竖直向植入传感光缆,实现对边坡模型在削坡作用下土体内部变形场的分布式监测。试验结果表明:水平和竖直向传感光缆监测到的应变异常区域与潜在滑动面位置相吻合,并被数值模拟所证实;在 BOTDA 监测数据的基础上提出了边坡模型水平特征最大应变值与安全系数之间的经验公式,对削坡作用下的边坡稳定性状态进行了评价,进而可对边坡失稳做出预警。
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2023,43(5):1076-1083, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20220228003
Abstract:
为了探究 6061?T6 铝合金的冲击力学性能和在防护结构上的应用前景，采用实验与数值模拟相结合的方法开展分析研究。根据多组准静态压缩及冲击压缩实验数据，对 Johnson?Cook 本构模型的相应参数进行了拟合；再进行数值模拟分析，并把数值模拟的结果与实验结果对比分析。最终，得到了 6061?T6 铝合金在常温下的屈服强度、峰值应力等力学参数；拟合出了 6061?T6 铝合金 J?C 模型的相应参数；研究表明 6061?T6 铝合金是一种应变率敏感材料，其屈服强度、流动应力峰值随着应变率的提高而提高，同时材料对冲击荷载的能量吸收也越来越多；当应变率为 1 600 s-1 时，相对于准静态，其屈服强度和极限承载力分别提高了 30%、78%；数值模拟结果与实验结果吻合较好，表明拟合的 J?C 模型能够较好地表现出 6061?T6 铝合金在高应变率下的应力流动行为。研究成果可为 6061?T6 铝合金材料冲击动力学分析和在抗爆结构上的应用提供依据和参考，其在防护工程，防灾减灾工程领域上应用前景广阔。
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2022(1):1-11,23, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20210416004
Abstract:
受“5·12”汶川大地震对地表强烈扰动影响，汶川县近年来山洪灾害频发，对当地村镇房屋造成了严重破坏。 汶川县 2019 年和 2020 年连续两年发生了“8·20”和“8·17”群发性特大山洪灾害，以两场山洪灾害中部分受损村镇建筑为研究对象，通过灾情数据挖掘和典型案例分析，总结了不同结构类型建筑破坏特征、沿河建筑破坏程度空间差异性和建筑遮掩效应等破坏特点以及冲击、冲刷、淤埋、浸泡等破坏方式。根据调研分析，结合山洪破坏特征，对现有建筑破坏等级标准进行改进，提出了山洪灾害下村镇建筑破坏分级标准。应用随机森林算法和统计分析方法， 从水深暴露性、选址暴露性、物理脆弱性等方面综合分析了建筑洪灾破坏的主要影响因素及其作用关系。最后基于建筑受灾破坏情况分析，提出了提高山区村镇建筑防洪减灾能力的对策和建议。
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2021(4):734-752, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2021.04.004
Abstract:
地表局部地形对地震波的传播有重要影响，会造成地震波的散射与衍射，从而导致地震地面运动的放大或减小，该问题是地震学、地震工程学和土木工程学的交叉研究课题。河谷作为一种典型的局部不规则地形对地震动分布影响很大，在河谷场地修建了许多大型水利、桥梁等基础设施工程，河谷地形地震放大效应对该地区工程设施的灾害影响不可忽视。总结了目前国内外关于河谷地形地震放大效应的研究成果，梳理了该领域的研究方法，对后续该领域的发展提出了展望，旨在为相关科研工作人员提供参考。
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2021(4):860-873, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.202106030
Abstract:
多层钢筋混凝土(RC)框架结构地震破坏机理与抗倒塌设计理论一直是地震工程领域的研究热点。聚焦砌体填充墙对结构破坏模式的影响，从地震倒塌机理、结构破坏模式与成因剖析、抗地震倒塌设计理念 3 个方面对国内外开展的多层 RC 框架结构抗震研究进行了梳理、总结。结果表明：地震作用下实际工程及实验室模型难以出现设计预期的“强柱弱梁”破坏，设计细节和非结构构件均影响结构的地震破坏模式；改善填充墙与周围框架连接方式、增设翼墙或设置柔性填充墙一般均能保证结构的抗倒塌性能。
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2021(4):909-916, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.202107015
Abstract:
江苏地震监测工作始于 1930 年南京北极阁地震台的创建，经过几代地震工作者的不懈努力和探索创新，地震监测能力和技术水平发生了质的飞跃。回顾江苏地震监测系统发展历程，从 1932 年 6 月维歇尔地震仪正式投入观测，到现今在全省分布的涵盖测震、地磁、地电、形变、流体的多学科地震监测网络。地震监测历经了地震仪器从外国引进到完全自主研发，从模拟观测到数字化网络化观测，从人工识别波形到 AI 自动识别地震事件的飞速发展。 近年来，随着科学技术的日新月异，观测技术的不断发展，地震观测设备的不断完善更新，覆盖全省的测震台网、前兆台网、流动监测网取得了丰富的地震监测成果，获取的大量观测数据被广泛应用于地震速报、地震预测研究、地震灾害防御、地震紧急救援以及地震科学研究，为江苏的经济社会快速发展提供了坚实的地震安全保障。鉴往知来，回顾江苏地震监测的发展历程，致敬老一辈科学家的励精图治，地震监测科技发展薪火相传，服务全省高质量发展，书写江苏地震监测新的发展史。
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2022(1):24-33, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20201024001
Abstract:
2019 年 9 月 14 日，甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测，查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件，对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究，揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测，探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性，得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状，分为 3 个典型破坏区域，形成大量垂直陡坎，黄土滑动厚度约为 8~50 m；(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡，运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”；(3)地下水多为裂隙岩溶水，地层结构不明显，早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大；(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低，斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部， 且从泥岩接触面向坡面发展；(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素，冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。
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2021(1):181-192, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2021.01.022
Abstract:
场地条件对结构震害的影响已成公认的事实，如何定量的进行场地地震反应分析成为地震工程学中亟待解决的问题之一，而在场地地震反应分析中确定地震动输入至关重要。针对场地条件和地震动输入对场地地震反应的具体影响、场地地震反应分析方法等方面的研究现状进行了系统总结。已有研究表明，场地条件和地震动输入对场地地震反应分析结果有显著影响。但目前仍存在的问题有：在冻土区进行场地地震反应分析时未充分考虑冻土层的影响效应；缺乏合理的地震动模型来准确描述实际地震动；尚未明确地震波入射角度对场地地震反应的影响规律；目前广泛使用的等效线性化方法不能完全反应土体在地震动作用下的真实运动状态而使其计算结果不尽合理。结合以上问题对还需进一步研究的内容进行了展望，为场地地震反应分析未来的研究工作提供参考。
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2020(4):623-632, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.04.017
Abstract:
海上风电大直径单桩基础长期承受来自环境效应的循环荷载以及海床的冲刷作用，冲刷条件下的水平受荷单桩的循环加载特性是海上风电桩基础设计关注的内容。开展了砂土中大直径和小直径单桩基础冲刷条件下长期循环加载的模型试验，探讨了冲刷深度和循环加载幅值对两种基础形式长期承载变形特性的影响。试验研究表明：砂土中循环加载提高了循环后的单桩承载力，其中小直径桩循环后的水平承载力提高更为显著。冲刷导致循环后的单桩承载力下降，随着冲刷深度增加该效果越明显。在循环加载初期，小直径桩残余累积变形的增加速度小于大直径桩。循环次数大于1 000次冲刷深度为2倍桩径条件下，小直径桩的累积变形趋于稳定，大直径桩的累积变形仍继续发展。通过在无量纲循环加载幅值参数中引入冲刷深度对承载力的影响，建立了冲刷条件下两种不同直径桩基的水平循环累积位移计算模型，适用于考虑冲刷影响的单桩长期水平循环累积变形预测。
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2020(3):317-325, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.03.001
Abstract:
隔震措施可以使上部结构在罕遇地震下处于弹性或轻微弹塑性状态,从而有效保护设防烈度下结构地震安全。但是，由于地震发生、强度和特性的不确定性，在设计基准期内结构也可能遭受极罕遇地震的作用，基于“大震不倒”设计的隔震结构在罕遇地震及极罕遇地震作用下隔震支座变形和结构整体抗倾覆安全以及实现抗极罕遇地震的能力和代价需要特别研究。本文通过弹塑性时程分析，比较三种不同高度的隔震结构层间位移角、叠层橡胶隔震支座位移及结构倾覆力矩，分析结构在极罕遇地震下隔震层（也即叠层橡胶支座）位移超限和整体倾覆的主要失效模式。结果表明：极罕遇地震下，基于“大震不倒”设计的隔震结构支座位移可能会超出限值，层间位移角和结构倾覆力矩通常可以满足要求。隔震支座尺寸适当增大、相应极限变形能力提高，能够控制极罕遇地震下结构隔震层变形破坏，但上部结构隔震效果有所下降；适当减小上部结构高宽比能够控制极罕遇地震下隔震结构、尤其高层隔震结构的整体倾覆破坏。因此，兼顾安全性和经济性，有效增大隔震支座极限位移、适当减小高层隔震结构高宽比，实现隔震建筑抗极罕遇地震能力，是付出代价不大、经济适用的一条有效途径。
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2020(3):326-336, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.03.002
Abstract:
在日本阪神地震中遭受地震破坏的地铁地下结构中，仅大开车站中标准段一处区域发生了完全塌毁，其它地铁车站、隧道的震害程度均相对其要轻微。利用能够合理模拟地下框架结构损伤破坏的数值分析模型，对大开车站标准段、中央大厅段以及区间隧道结构的地震破坏反应进行了数值模拟分析，探讨了造成上述现象的原因。结果表明：不同断面宽度以及埋深导致大开车站标准段、中央大厅段以及区间隧道结构所受的上覆土压不同，使三者立柱在地震作用中处于不同的轴压比状态下工作，并使得三者不同刚度的结构框架在地震作用中出现不同程度的损伤与刚度退化，继而导致三者立柱出现了不同程度的水平相对变形。最终大开站标准段立柱由于较高的轴压比下受到过量的水平相对变形而发生破坏，从而导致整体框架结构的严重破坏；其余二者则由于立柱处于较低的轴压比下，所受水平相对变形处于立柱变形能力范围内，而未发生立柱破坏，进而使得整体框架保持了承载能力。
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2021(2):343-349, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20191017003
Abstract:
利用 GCTS 共振柱试验仪和循环三轴试验仪分别对砂土和黏土进行了动剪切模量和阻尼比试验，研究了共振柱和动三轴试验得到的规准化动剪切模量比 G/Gmax和阻尼比 λ 随剪应变 γ 变化的规律，并考虑了土样类别以及深度对两种方法测得的 G/Gmax和 λ 的影响。试验结果表明，共振柱和动三轴两种试验得到的土体 G/Gmax和 λ 具有良好的一致性，且与土样的深度和类别无关，可将两种试验方法结合起来共同测定土体 10-6~10-2 应变范围内的 G/Gmax和 λ，从而为重大工程场地地震效应分析提供宽应变范围内的 G/Gmax和 λ 曲线。
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2020(4):483-489, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.04.001
Abstract:
为显著提高强震区高墩桥梁结构的抗震性能，基于可恢复功能抗震设计原理，提出钢管混凝土柱?软钢消能元件组合箱形截面高墩桥梁的设计概念。以山区某常规RC箱形截面高墩连续刚构桥为工程背景，进行新型组合截面高墩桥梁试设计；分析了新型组合截面高墩桥梁在作用基本组合下的静力性能和地震组合下的抗震性能，并对比分析了其与常规RC箱形截面高墩桥梁在E2地震作用下的抗震性能。结果表明：①作用基本组合下，新型组合截面高墩桥梁能够很好地满足结构承载力和稳定性要求；②在E2地震作用下，常规RC箱形截面高墩桥梁出现中等程度的破坏，而新型组合截面高墩桥梁仅有可更换的软钢消能元件发生塑性变形，表明其具有地震可恢复性；③在E2地震作用下，新型组合截面高墩桥梁的地震位移反应明显小于常规RC箱形截面高墩桥梁的地震位移反应。
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2020(5):679-689, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.05.001
Abstract:
采用三维非连续变形分析(3D DDA)方法输出滚石动能和运动轨迹,其结果与现有室内实验和数值模拟方法进行比较,验证了 3D DDA 方法的准确性。通过分析滚石平台对不同坡高、不同坡角、不同折点位置的岩质边坡滚石动能、运动轨迹的影响,研究了滚石平台对滚石运动的影响规律。最后,以西藏高原朗村复杂坡形岩质边坡为工程背景,分析了坡底平台对滚石灾害的防护作用。结果表明:滚石平台可降低滚石动能,改变滚石运动轨迹,减小滚石对坡底防护结构或交通线路等结构物的冲击作用。同时,给出不同边坡特征下滚石运动及相应的平台设计宽度总体规律,为滚石平台设计提供依据。
