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2025,45(2):247-262, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20250216002
Abstract:
多过程、多相态、多尺度（“3M”）是自然界及工业、工程领域共同面临及亟待解决的问题。数值计算是现代科学研究和工程分析的重要范式。从“3M”的物理力学机制出发，以不同数值方法的优势为基础，发展耦合算法实现数值方法间的优势互补，形成以算法间的“耦合”为特色，并以 GPU 并行加速为支撑实现大规模、高性能计算分析， 研发了新型的高性能数值计算平台—耦合模拟器（CoSim）。CoSim 软件目前涵盖固体力学、流体力学及不同算法间的耦合，共 16 个求解器模块和 1 个 CAE 模块，突破了现有大部分软件集中于单一算法难以解决复杂“3M”问题模拟的瓶颈，有效地实现了岩土体及其它材料在“变形→渐进破坏→灾变”全过程中的连续‐非连续、连续→破裂、流体‐固体、细观‐宏观的耦合分析，以更好地逼近复杂实际的物理力学过程，为解决复杂的“3M”问题提供了有效的新质生产力。
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2025,45(2):263-270, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241219002
Abstract:
湍流在机械工程、流体力学、土木工程等领域中广泛存在。以往，湍流信息获取主要依赖数值模拟和风洞试验，但数值模拟花费时间长，风洞试验经济成本高昂。新时代技术发展背景下，人工智能技术因其高效、高精度和可信赖等特点受到工程领域广泛关注。本研究构建了 Turbulent Flow?Vision?Transformer（TF?ViT）的人工智能算法，TF?ViT 可以基于数据驱动的方式来实现时空序列的湍流预报。具体来说，TF?ViT 主要包含两个部分：Transformer 框架及 UNet 结构。在 TF?ViT 算法中，每一个部分都有独特的功能，其中 Transformer 框架为编码器，主要用于湍流时空特征处理，UNet 网络是解码器，对编码器处理的时空湍流信息进行解耦，整体框架可以预测未来的时空湍流信息。用经典的矩形柱体绕流来验证开发的 TF?ViT 算法，开源计算求解器 OpenFOAM 用于矩形柱体绕流模拟，矩形柱体的尾流场数据用于 TF?ViT 模型的训练和验证。使用 8 帧连续瞬态湍流信息预报未来 8 帧的湍流信息，研究结果表明本研究开发的 TF?ViT 算法可以较为准确地预报未来短时间内尾流区的湍流时空发展。本研究展示了 TF?ViT 预报时空湍流的能力，为获得湍流尾流场提供了一种有效的方法。
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2025,45(2):271-281, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241114002
Abstract:
结合建筑结构爆炸灾害调查和精细化数值仿真手段，对钢筋混凝土框架结构爆炸损伤范围和连续倒塌分析计算效率进行研究。基于 LS?DYNA 建立 RC 框架结构数值模型的正确性，提出了爆炸荷载下基于子结构的钢筋混凝土框架抗倒塌分析方法，包括从爆炸损伤区域中选取子结构和计算子结构的边界条件。通过对典型的 5 层钢筋混凝土框架结构与提出的子结构方法在爆炸荷载进行抗倒塌分析，比较提出的子结构方法的有效性和高效性。 研究结果表明：提出的子结构方法能准确地预测给定爆炸荷载下 RC 框架结构的损伤范围和倒塌性能，同时子结构方法的计算时间相比较钢筋混凝土框架结构减少了 72.7%。
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2025,45(2):282-294, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241001002
Abstract:
针对设置调谐液体阻尼器（TLD）的高层结构在随机地震动激励下的响应求解方法复杂的问题，基于有限元动力分析技术和功率谱的二次式分解法，研究了顶层设置 TLD 的高层建筑结构在胡聿贤地震激励谱下动力响应谱矩的简明封闭解法。首先，根据 TLD 线性力学模型，建立 TLD?高层建筑结构耦合地震动方程，再利用有限元分析技术获得高层建筑结构动力特性，重构以实模态表示的 TLD?高层建筑结构等效动力学方程，解决了复杂受控结构动力特性不易获取的问题。其次，基于复模态法和二次式分解法推导了高层建筑结构的结构绝对位移、层间位移、方差和 0~2 阶谱矩的简明封闭解。最后，以一实际结构作为算例分析，通过本文方法所得楼层和节点谱矩与虚拟激励法计算结果对比，验证了所得响应谱矩的正确性；并探讨了结构振型数和 TLD 参数对减震性能的影响。结果表明：结构前三阶振型能保证响应结果的精度，且适当增大 TLD 长度、高度和选取合适阻尼比可有效提高高层结构的抗震性能。
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2025,45(2):295-306, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231220003
Abstract:
在当前工程和科学研究中，由于大规模结构优化问题中的有限元模型受到高计算成本和复杂性的限制，引入响应面模型成为克服这一挑战的有效途径，研究人员可在保持相对准确性的同时显著降低计算成本，为结构设计和优化提供更为可行和经济的解决方案。然而，面对复杂模型拟合响应面时，考虑到个体差异和高成本的灵敏度分析，传统参数筛选导致了模型更新的准确性和效率下降。为解决参数筛选问题，本研究以一栋 26 层框架剪力墙结构有限元模型为对象，在构建响应面时引入了单因素试验和爬坡试验两个预处理步骤。这两步骤的目的是缩小搜索空间、筛选关键因素，并提供梯度信息，从而使得响应面的构建更为准确和可操作，为后续模型处理提供可靠基础。通过结合多种智能算法，本研究完成了对响应面的模型更新和优化操作。研究结果表明，经过预处理步骤筛选之后的参数构建的响应面，在多重类型算法应用时能与识别结果保持较低的误差率。这项研究为未来工程实践和相关领域的研究提供了有益的指导，为大规模结构优化问题中提高有限元模型更新的准确性和效率提供了更为灵活和通用的优化解决方案。
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2025,45(2):307-316, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241203002
Abstract:
分布式光纤传感（DAS）可获取实时的工程事件振动信号，识别这些信号的特征有利于预警和规避工程灾变风险。为系统地探究不同条件下的 DAS 信号特征，基于高性能离散元软件 MatDEM，建立了岩土体振动信号 DAS 监测模型，采用弹性 Clump 模型构建光纤结构体并实时记录相对应变数据，并结合外场重锤下落试验的 DAS 振动信号数据，从信号的时域特征、频域特征以及信号在振源参数影响下的变化规律三个方面验证了模型的合理性和有效性。研究结果表明，模拟和试验的信号特征具有一致性：信号波形都呈现出单个峰值并快速衰减的特征；信号频率集中，并随着频率增加，振幅逐渐降低；随着重锤下落高度、质量的增加，信号的振幅提高，相应的信噪比增强。 模型可用于振动特性机理研究和振动信号大数据生成，有利于进一步的 DAS 信号解译和人工智能识别。
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2025,45(2):317-328, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241227001
Abstract:
在堤坝、海上风力发电机、海底管线、海上石油平台、防波堤等海洋工程的设计与稳定性分析时，海床地基土的循环力特性及其评价方法是重要科学问题。为了系统探究海洋黏土的循环强度及其评价方法，对阳江海域黏土开展了不排水循环三轴试验和原位孔压静力触探试验 CPTu。本研究的主要目的是为海上风电场的快速发展提供更可靠的岩土勘察指导。试验发现：海洋黏土的循环特性与陆域福建标准砂有显著差异。海洋黏土在循环荷载作用下以受拉破坏为主；循环荷载作用下试样的双幅轴应变（εda）存在缓慢-急剧和快速-平稳两种发展模式，εda与循环次数 N 的幂率、超静孔压比与循环振次比 N/NL的幂率均符合双曲线关系；分析了现有基于 CPTu 数据的液化判别方法在原状海洋细粒土中的适用性，基于现场与室内单元土体应力条件的相关性，建立了基于 CPTu 数据和埋深 H 的海洋黏土循环强度的评价方法。
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邓茂林，彭旭，魏东，左清军，梁之康，周梦婷，苏鹏民，朱晓涵，李雨洲，童率
2025,45(2):329-337, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241023005
Abstract:
为了深入研究张家红屋场滑坡的形成过程和成灾机理，为我国山区存在类似条件的地质灾害隐患点的减灾防灾工作提供理论依据和实践指导，通过现场调查和钻孔资料分析，结合降雨数据和数值模拟方法，探讨滑坡发生的动力学过程和成因机理。现场调查及钻孔资料分析结果表明，滑坡滑体物质为第四系碎石土，土石比 6∶4；滑面为基覆界面呈“光面”型特征，坡体后缘汇水面积为 27 545 m2 。数值模拟结果表明，7 月 3~4 日累计 16 h 的持续降雨造成滑坡稳定性大幅下降，7 月 9 日的强降雨作用直接导致该滑坡发生破坏。初步研究认为，滑坡位于秭归向斜西翼的单面斜坡上，松散的第四系碎石土和“光面”型的基覆界面是该滑坡发生的内因；前期的 7 月 3~4 日累计 212 mm 的持续降雨和 7 月 9 日高达 170 mm 的强降雨、滑坡外侧大面积坡体降雨汇集成地表径流进入滑坡体、滑坡体坡表排水系统废弃为该滑坡发生的外因。
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2025,45(2):338-348, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240417003
Abstract:
2023 年 2 月 6 日土耳其东南部东安纳托利亚断裂带发生了 MW7.8 和 MW7.5 两次强烈地震，同一断裂带同日发生的两次大地震均观测到近断层速度大脉冲，本文研究了土耳其地震序列脉冲型地震动特性及震源影响特征。首先，收集了两次地震水平分量地震动观测记录，基于小波识别算法分别提取出 28 条和 8 条速度脉冲记录，分析了脉冲记录的空间分布特征以及速度脉冲周期、反应谱放大系数等参数变化特征，通过与脉冲参数经验关系式的比较， 讨论土耳其地震的个体特性。然后，比较了两次地震在相同台站观测到的速度脉冲，从而探讨震源破裂过程对速度脉冲的影响。结果表明，两次地震的速度脉冲存在明显变化，脉冲周期因受震源复杂影响而明显区别于以往经验关系式，脉冲对反应谱的放大系数在 1.8~7.5。脉冲记录台站大多位于邻近断层区域，脉冲周期随断层距呈增大趋势，震源错动分布对近断层速度脉冲特性具有显著影响。研究成果有助于深化理解近断层速度脉冲与震源关系，为近断层速度脉冲预测模型构建及脉冲型地震动抗震输入提供科学参考。
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2025,45(2):349-356, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240131003
Abstract:
2023 年 12 月 18 日，甘肃临夏州积石山县 6.2 级地震触发了一种不同于传统滑坡的特殊流滑地质灾害。目前， 这类灾害的成因与机理尚不清晰，前期识别仍存在一定困难。该研究对中川乡流滑进行了详细调查和分析，对于此类灾害的防范具有重要的理论和现实意义。此次积石山地震所诱发的地质灾害具有低角度黄土斜坡流滑的特征，滑动距离较长，堆积区涌出浓稠泥浆，导致大量房屋掩埋，20 人失踪。通过现场详细的考察和分析，探讨了流滑的成因、运移特征以及涌动速度。调查结果表明：（1）此次灾害发生于黄河的三级和二级阶地上，上下高差 79.2 m， 滑动距离约 3.1 km，总体坡度仅 1.5°，属于强震诱发低角度黄土斜坡流滑。（2）本次流滑成因初步可以归纳为连续灌溉导致滑源土体高度饱水、强烈地震触发欠固结饱和黄土的结构性丧失、低塑性指数黄土发生流动破坏以及路基溃坝和冲沟变窄增强破坏。
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2025,45(2):357-364, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231129005
Abstract:
为评估实时智能地震处理系统（RISP）对台网条件较差海域地震序列的处理能力，离线处理了 2018 年 11 月 26 日台湾海峡 MS6.2地震前后 21 天的连续波形数据，对比分析了自动处理结果与人工编目结果，定量评估了系统产出自动地震目录的完备性以及震源位置、震级大小、震相到时等信息的可靠性。系统共产出 407 条台湾海峡地震目录，与人工多台目录匹配 93 条，匹配率为 100%；与人工单台目录匹配 200 条，匹配率为 93.9%；其余 114 条地震目录均为人工漏分析的台湾海峡地震序列事件。匹配事件地震参数统计结果表明，发震时刻偏差小于 1.0 s 占比 96.77%；震中位置偏差小于 10 km 占比 100%；震源深度偏差小于 10 km 占比 50.54%；震级偏差小于 0.5 占比 98.92%。RISP 系统可快速产出台湾海峡地震序列目录，目录完备性明显优于人工目录，地震参数的精度与人工目录相当。利用系统自动处理结果反演主震震源机制解，并对 ML≥3.0 的地震进行精定位，认为台湾海峡 MS6.2 地震发震构造可能为一条近东西向的隐伏断裂。RISP 系统自动处理结果可用于快速判断发震断层，服务于地震预测预报、地震应急处置等工作。根据 RISP 系统产出地震序列分布特征以及主震震源机制解对于了解本次地震序列发震构造等研究具有重要意义。
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2025,45(2):365-374, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230914001
Abstract:
为探讨不同气候变暖模式下对未来台风路径的潜在影响，基于 CCCma 提供的在三种气候变暖假设下未来百年间海平面温度的预测值，完成了西北太平洋的全路径台风模拟。每年台风发生的次数按照历史观测值的 PDF （时不变的负二项分布）随机模拟。台风模拟的路径、强度模型沿用 Vickery 模型，对于台风梯度风场的模型，在 Georgious 梯度风风场模型的基础上进行改进，基于神经网络模型（ANN）重新拟合了最大风速半径的关系式，模型输入有台风中心压差、纬度和海平面温度，可以将气候变化的影响也纳入到时变台风年极值风速 PDF 中。揭示了气候变化导致的海平面温度升高对台风登陆频率、台风移动速度、台风移动方向和台风中心压差的可能影响。结果表明，气候变暖对年极值风速 PDF 的影响具有地域性，大部分地区年极值风速 PDF 均值会变大，离散性也会更大，少部分地区的长期趋势未受气候变暖影响。采用 Gumbel 分布对年极值风速 PDF 进行拟合，Gumbel 分布的位置参数和形状参数具有时变特性并通过正态分布量化线性拟合的误差，并称之为估计不确定性。
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2025,45(2):375-383, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240825001
Abstract:
工程渣土和工业固废资源化利用，是解决无废城市建设的重要举措之一；以改性硅藻土、磷石膏和电石渣为环保低碳固废基固化剂，对苏州市基坑开挖工程渣土进行固化资源化试验；以改性硅藻土∶电石渣∶磷石膏=0.39∶ 0.23∶0.38 的配比为固化剂（掺量 8%），探讨压实工艺中初始含水率和压实压力等因素对固化土压实度和无侧限抗压强度的影响规律，以压实压力与压实时间作为控制压实度进一步影响强度的变量，细化压实工艺对固化土强度提升的最优参数。研究结果表明，试验条件下，当工程渣土初始含水率为液限，其最佳压实工艺参数压实压力约为 0.92 MPa、压实时间约为 20 min，固化土 28 d 强度可达 2.39 MPa；当初始含水率＜20% 时，固化剂在土颗粒间水化不充足，提高压实压力促进固化剂在土颗粒间反应，对强度提升影响相对较大；当初始含水率超过液限时，土颗粒与固化剂间形成了水膜，隔离了接触，影响了胶结能力导致强度降低。
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2025,45(2):384-392, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231212006
Abstract:
为深入研究在役桥梁的地震易损性，考虑到有限元软件建模过程中系统参数不确定问题，基于 BP 神经网络修正了的桥梁模型。以我国华东地区某变截面连续梁桥为例，依托 Midas Civil 软件进行精细化建模，以桥梁的动力响应作为输入，以结构参数作为输出，根据桥梁实测模态对初始有限元模型进行修正，修正结果表明 BP 神经网络能使模型误差由 22.92% 降低到 4.58%，提高计算精度。结合《公路桥梁抗震设计规范》中桥梁隔震设计理论更换铅芯橡胶支座，采用增量动力法（IDA）分别对初始模型修正前、修正后、隔震优化后三者进行非线性时程分析，分别提取桥梁在不同地震波下的结构响应并绘制易损性曲线。数据结果表明，修正后模型的损伤概率略微小于修正前，采用隔震支座能有效降低桥梁结构在地震荷载作用下破坏的概率，最高损伤概率可降低约 42%，隔震效果明显。
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2025,45(2):393-404, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231104001
Abstract:
为研究楼板对竖向拼缝干式耗能连接的装配式剪力墙受力性能的影响，建立了三种不同的装配式耗能剪力墙有限元模型，一片未设置楼板的装配式耗能剪力墙试件（PC?0）、两片设置不同形式现浇楼板的装配式剪力墙试件（PC?1、PC?2），其中 PC?2 试件采用了减小楼板约束的简易构造措施。对上述三个试件进行低周往复加载作用下的受力性能数值模拟分析，初步研究了楼板约束对装配式剪力墙受力性能的影响。并通过采取简易构造措施来减小楼板约束的影响，以提升装配式剪力墙的耗能能力。研究表明：考虑楼板约束后，装配式耗能剪力墙的刚度和承载力有小幅提升，楼板约束会限制阻尼器连接件耗能效率，使部分阻尼器连接件的耗能发挥不充分，导致耗能能力及延性降低；通过构造措施减小了楼板约束的影响进行后，阻尼器连接件的耗能效率提高，导致墙体的耗能能力和延性明显提升，而承载力和刚度则略有降低。楼板约束对装配式耗能墙体受力性能的影响不容忽视，在该类墙体的抗震设计与分析中应予以考虑。
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2025,45(2):405-415, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231009002
Abstract:
为探究高宽比因素对柔性地基上基础隔震结构地震响应的影响，基于 ABAQUS 有限元软件建立了四种不同高宽比的传统抗震以及基础隔震框架结构模型，针对不同场地条件，建立柔性和刚性两种地基上的隔震结构模型对比，分析 SSI 效应对不同高宽比隔震结构地震反应规律及其隔震效率的影响。结果表明：随着高宽比增加，隔震结构楼层加速度峰值随层号增加先减小后增大，隔震层位移不断减小，隔震效率逐渐降低，但不同高宽比结构隔震效率随楼层号增加变化的规律不一致。当结构高宽比较小时，隔震效率在顶层最好；随着结构高宽比增大，隔震效率最优层出现在结构中间靠上部。此外，选取楼层加速度峰值、隔震层位移和隔震效率为研究参量，得出 SSI 效应在隔震层和结构顶层的影响明显强于其他楼层，SSI 效应会增大隔震结构隔震层的位移反应，降低隔震体系的隔震效率，并且这种不利影响随着隔震结构高宽比增大在增强，因而在进行隔震结构设计时应综合考虑上部结构高宽比与 SSI效应联合作用对结构可能产生的影响。
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2025,45(2):416-426, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230927002
Abstract:
考虑下击暴流研究主要基于冲击射流模型，但对射流倾角的研究有限，且缩尺比较小不利于下击暴流风场特性研究。为此首先基于计算流体力学研究了带倾角冲击射流的风场特性，得到了倾角对下击暴流出流段的风速衰减系数表达式，然后针对壁面射流可得到大尺度下击暴流出流段风场，但忽略了倾角对风速衰减的影响，因此引入协同流以减小射流周围黏性阻力，并采用烟迹风洞试验和计算流体力学方法，得到了协同流对风速衰减的系数表达式，最后分析了壁面射流模拟下击暴流倾角致效应的可行性。结果表明：①带倾角冲击射流风场呈三维非对称特性，前侧最大水平风速的衰减速率随倾角增大而变缓，风剖面半高水平风速在倾角为 30°时增幅达 77.8%；②烟迹风洞试验和数值模拟结果表明壁面射流风场与下击暴流前侧出流段相似，引入协同流能够有效减缓水平风速的衰减速率；③通过建立协同流致风速衰减系数和倾角致风速衰减系数的对应关系，可实现采用壁面射流模拟任意倾角下的下击暴流平均风剖面，为模拟大尺度的带倾角下击暴流提供了新的方式。
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2025,45(2):427-435, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231024005
Abstract:
高压变压器是高压变电站的关键电气设施，起到为电力网络变换电压和分配电能的作用，其抗震性能是相关电网和供电区域抗震性能和震后恢复能力的重要影响因素。高压变压器主要由油箱体系和升高座与瓷套管体系组成，它们都是地震易损的，需要严格的地震可靠度和易损性等抗震性能分析。目前高压变压器抗震性能分析的常用方法是地震模拟振动台试验和有限元分析，但财物成本或计算费用相当高昂，不适用于地震可靠度和易损性等需要多次地震响应分析的抗震性能分析。为了减少高压变压器单次地震响应分析的成本，本文进行了高压变压器抗震性能的简化分析方法研究，建立了高压变压器地震响应分析的简化动力学模型。该模型将高压变压器分解为油箱体系和升高座?瓷套管体系，油箱体系的加速度响应由油箱顶板的加速度放大系数来简化分析，升高座?瓷套管体系的地震响应由一个考虑升高座和瓷套管摇摆特性的 4 自由度振动系统来简化分析，然后，将油箱体系地震响应和升高座?瓷套管体系地震响应的简化分析模型进行耦合，最终形成高压变压器地震响应的快速计算方法。典型天然地震波作用下某 220 kV 变压器瓷套管顶端位移响应有限元分析结果和简化计算结果的对比分析，验证了本文所建立的简化动力学模型的计算精度。
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2025,45(2):436-445, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231024003
Abstract:
为了分析接杆粉喷桩施工工艺与施工参数对成桩质量的影响，选取连宿高速公路典型软土场地，采用现场试桩方法，选取不同施工参数和施工工艺的接杆搅拌桩进行地基处理，成桩后进行标准贯入试验、取芯率试验和 28 d 无侧限抗压强度试验来评价成桩质量，以此确定最佳施工工艺和施工参数。试验结果表明，采用自上而下施工工艺，叶片转速 60 r/min，钻杆下钻和提升速度 1.0 m/min，水泥掺量 80 kg/m 是一套适用于连云港海相淤泥质土的施工参数。在实际工程中，应结合工程地质条件与水泥土每遍搅拌次数的公式将各施工参数进行组合与匹配，并选取合适的施工工艺，使得加固范围内任一点的土体搅拌次数达到 25 次来达到较好的成桩质量和地基处理效果。常规水泥土搅拌桩由于少了接拆杆等复杂的工序，所以成桩质量比接杆搅拌桩更好，但是接杆搅拌桩的成桩质量也能符合规范要求。因此在一些净空受限的施工条件下，采用接杆搅拌桩能够代替常规搅拌桩进行地基处理，强度符合规范要求，同样起到很好的工程应用效果。
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2025,45(2):446-457, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231026002
Abstract:
基于有限元时程分析方法是高层结构振动控制优化设计的主要手段之一，但因其计算量大、耗时严重，应用于实际工程具有一定的局限性。为了克服这一缺陷，提出了一种高效的基于梯度投影法的粘滞阻尼器优化设计策略。考虑到地震动的不确定性，该策略以多条地震动作用结构得到的最大均值层间位移角为目标函数，限制总阻尼系数及各层阻尼系数上限值，通过振型分解法得到结构的层间位移响应，利用梯度投影法进行阻尼器参数优化。 在 8 度多遇地震作用下，分别采用振型分解法和有限元时程分析方法对 6 层剪切模型和 15 层平面框架结构进行粘滞阻尼器优化设计，模拟结果表明：两种方法得到的阻尼器优化参数基本一致。同时，对 6 层剪切模型进行敏感性分析及约束条件的参数分析，进一步验证了该优化策略的有效性。最后，将振型分解法得到的优化方案应用于 15 层平面框架，对无附加阻尼、三种工况优化前和优化后的结构进行弹塑性分析，并选取一条典型地震动对三种工况优化前和优化后的结构进行耗能分析，结果表明：该方案在 8 度罕遇地震作用下仍可靠有效；通过阻尼器参数优化， 可进一步降低结构最大层间位移角以及提高结构附加阻尼耗能占比。
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2025,45(2):458-467, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230826001
Abstract:
土石混合料作为被广泛应用的路基填料，其与土工格栅的加筋结构作为承担与传递交通荷载的重要载体，强度与稳定性受筋土界面在法向循环荷载下的动力剪切特性影响。采用大型动态直剪仪，对土石混合料?格栅界面进行了一系列动力直剪试验。分析了法向加载频率（0.05、0.1、1 Hz），法向应力振幅（20、40、60 kPa）对不同细粒含量 （0%，20%，40%，60%，80%，100%）下土石混合料?格栅界面剪切特性的影响。结果表明：在法向循环荷载作用下， 剪切应力与法向位移均呈现周期性变化。界面抗剪强度随细粒含量增加呈现先增大后减小的趋势，在 40% 细粒含量时达到最大值。界面抗剪强度随振幅增大而增大，随频率增大而减小。增大细粒含量会使得界面剪缩效应减小，而增大振幅以及频率会使得界面剪缩效应增大。界面摩擦系数与法向应力间呈现相同的周期性变化，并存在 0.5 个周期左右的相位差。界面摩擦系数在峰值与残余阶段均随细粒含量增大呈现先增大后减小的趋势。
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2025,45(2):468-476, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230824002
Abstract:
隧道工程由于跨度较长，通常受到地震液化灾害的威胁。研究人员根据降低地基饱和度提高抗液化强度的原理提出了电解减饱和法。针对深厚可液化砂土层地基的明挖隧道工程，开展了电解减饱和法加固明挖隧道的振动台模型试验，对隧道周边土体加速度、孔压变化及隧道上浮位移进行了监测。试验结果表明，电解减饱和法具有良好的抗液化加固效果，可以有效地抑制隧道结构的上浮；孔压的变化是影响液化发生的关键要素，饱和砂土经电解作用后其超静孔压的降低十分显著，相较未处理工况，两组电解工况的超静孔压峰值最大降幅分别达到了 68.1% 和 70.3%；最大降幅发生的位置均位于隧道模型底部，且正负电极的排布对减饱和抗液化效果有一定的影响；两电解工况中隧道模型的最大上浮位移量均比未电解工况有所减小，且减小幅度都超过 35%。研究表明电解减饱和法对液化地基中隧道工程的上浮变形有着良好的控制作用。
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2025,45(2):477-484, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231215002
Abstract:
能量桩技术作为超低能耗建筑的技术手段之一，逐步获得工程技术人员的关注；面向超低能耗建筑采暖/制冷需求，依托“坝道工程医院”中试场地示范绿色建筑，基于 Revit 软件构建超低能耗建筑及桩基埋管（能量桩）、钻孔埋管地源热泵系统模型，结合 TRNSYS 软件分析河南平舆地区超低能耗办公建筑全年负荷需求；对比研究地源热泵系统与空气源热泵系统供给端的性能，研究源侧以及负荷侧供回水温差变化，探讨地源热泵系统运维过程中土层温度变化规律，初步分析通过能量桩替代部分钻孔埋管的可行性。研究结果表明：由桩基埋管与钻孔埋管组成的地源热泵系统相比空气源热泵系统节能率超过 30%；经过一个制冷季或采暖季地埋管系统土层温度分别上升 1.84 ℃或降低 1.40 ℃，系统运行 10 年后 ，能量桩土层平均温度上升至 17.40 ℃，地埋管土层平均温度上升至 18.00 ℃，导致土层产生“热堆积”；依托工程条件下，通过建筑桩基内埋管替代部分钻孔埋管，可以节省约 25% 的初始投资费用，系统运行节能率超过 30%。
2025年第45卷第2期
“防灾减灾工程高性能计算方法(HPC)”专题
论文
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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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基于机器学习算法的非饱和土水特征曲线预测
Abstract:
土水特征曲线(SWCC)是研究非饱和土渗透、强度预测与本构关系的基础。机器学习算法具有高效处理大量数据和特征提取等特点。本文采用六种机器学习算法(四种集成学习和两种传统机器学习算法)对美国非饱和土数据库中的154条SWCC包含1976个数据点进行模拟；并使用四个性能评价指标(R2、EVS、MAE和RMSE)评价算法的性能。选取两种数据输入的方式：对压力水头进行对数处理和未处理两类。结果表明，在两种输入情况下，对LightGBM、XGB、RF和AdaBoost算法的影响很小；但是对GPR和SVM两种传统机器学习算法的影响很大，在未进行对数处理情况下，R2降低明显甚至会出现无法模拟SWCC的情况。此外，LightGBM对SWCC测试集的模拟效果上均优于其他模型，拥有高的趋势评价指标(R2和EVS)和低的误差测量指标(MAE和RMSE)；六种算法对SWCC模拟的优劣的排列顺序依次为：LightGBM、GPR、XGB、RF、AdaBoost和SVM。最后，利用已训练好的LightGBM模型对9条不包含在数据库内的SWCC数据进行预测，结果显示LightGBM能够较好地预测非饱和土的土水特性。研究结果对提升不同类型土的SWCC预测具有重要的指导意义。
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钢筋混凝土结构抗火性能研究进展
Abstract:
随着建筑火灾的频繁发生，钢筋混凝土结构发生火灾的情况也日益增多。在火灾中建筑材料的力学性能降低将导致钢筋混凝土结构发生破坏甚至倒塌。前期人们对钢筋混凝土梁、柱和节点的抗火性能进行了试验研究。由于试验条件不同，其耐火极限计算公式在不同试验条件下的计算精度较低。因此，文章综述了钢筋混凝土梁、柱、节点和框架抗火性能等方面的研究并进行了梳理，考虑了混凝土保护层厚度、荷载比和配筋率等试验参数对耐火极限的影响，回顾了杆系模型、Rankine方法和刚度法等理论分析方法的研究进展，还总结了有限元分析和耐火极限计算公式的研究进展。结果表明：钢筋混凝土梁的耐火极限受荷载比、混凝土保护层厚度和配筋率等参数的影响较大，钢筋混凝土柱的耐火极限受荷载比和荷载偏心率等参数的影响较大，钢筋混凝土节点的耐火极限则取决于节点周边钢筋混凝土梁、柱的耐火极限。此外，还收集了129篇文献的试验数据并归纳了荷载比、混凝土保护层厚度和配筋率等试验参数对耐火极限的影响规律，对不同条件的试验结果进行了统一化规制并对其耐火极限进行了参数相关性分析，选取了相关性大于0.1的参数作为影响耐火极限的重要参数。通过机器学习和非线性回归分析方法，提出了钢筋混凝土梁和柱的耐火极限计算公式，其 分别为0.935和0.895，计算结果与实验结果吻合较好，表现出较高的准确性，为钢筋混凝土结构的抗火设计提供可靠参考。
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交通荷载作用下球墨铸铁管承插接口疲劳试验研究
Abstract:
交通荷载是埋设在路面下的管道所承受的主要活荷载之一。管道在运行年限内要承受多次重复的交通荷载作用，可能导致管道发生疲劳破坏。然而目前的研究大多集中于管道的静力力学响应或动力响应，对于接口的疲劳力学性能研究较少。本研究首先基于公路车辆荷载统计数据，考虑土荷载、管体自重等恒载，采用有限元软件ABAQUS计算给出了交通荷载下球墨铸铁管承插接口的力学响应。随后为了模拟实际交通荷载的循环往复作用，基于转角等效的原则，在注水加压条件下开展了球墨铸铁管接口的弯曲疲劳试验，得到了不同疲劳荷载幅值下管道接口的最大转角与渗漏速率的关系。最后采用累计损伤理论，对不同车辆荷载组合作用下管道的疲劳寿命进行分析，并基于试验数据得到了DN200的球墨铸铁管承插接口的疲劳荷载幅值与循环次数关系曲线。研究结果表明：（1）接口处最大转角是衡量接口疲劳破坏程度的重要指标；（2）接口最大转角与渗漏速率成正相关，随着接口转角不断增大，渗漏速率加快；（3）接口处橡胶圈的疲劳力学性能退化而导致接口密封失效是管道漏水的重要原因。
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可更换预应力筋自复位双柱墩桥梁抗震设计及数值验证
Abstract:
为提升桥梁工程的震后功能可快速恢复性及结构可修复性，提出一种配置可更换曲线预应力筋的摇摆自复位双柱墩桥梁及其结构与构造。以某市政桥梁工程为背景，研究并确定了自复位双柱墩桥梁的抗震性能目标、设计方法和设计流程。基于OpenSees软件平台建立了摇摆自复位双柱式墩数值模型，分析墩顶水平往复加载条件下墩柱的抗震能力，验证了基于所提出的基于直接位移的抗震设计方法得到的预应力筋初始张拉应力、配筋率以及消能部件面积比等关键设计参数的合理性。研究结果表明：双柱墩在墩顶加载偏移率达5%时，其抗侧刚度和水平承载力基本不降低；卸载后残余偏移率仅为0.17%，具有优异的自复位能力。本文提出的摇摆自复位双柱墩桥梁结构及其抗震设计方法可以实现预期抗震性能目标，可根据该方法得到结构合理设计参数。本文研究可为高烈度区市政和公路桥梁抗震设计提供参考。
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盾构下穿施工既有隧道变形机理数值模拟研究
Abstract:
盾构施工下穿既有运营隧道，易导致既有线路变形过大，给地铁列车运营安全带来安全隐患。考虑盾构机与土体相互作用、衬砌?注浆层-土体相互作用，以及同步注浆硬化过程和压力消散等关键因素，发展了盾构施工全过程数值模拟方法。结合实际工程建立盾构下穿既有隧道三维有限元数值模型，获得了盾构下穿过程中既有隧道结构变形、内力响应、围岩压力，及其周围地层应力的发展变化规律，揭示了既有隧道的变形机理。结果表明：既有隧道在纵向上发生挠曲和扭转变形，挠曲变形呈现为中部沉降两端隆起的“V”形变形，断面扭转变形呈中间大两端小的分布形式，且随盾构掘进先逆时针扭转后顺时针扭转；对于隧道横断面，在x=?0.8D至0.8D范围内隧道断面呈现侧向压扁、竖向伸长的变形模式，在x=±0.8D之外隧道断面呈现侧向伸长、竖向压扁的变形模式，x=?0.8D至0.8D范围内隧道断面变形由盾构开挖引起的土体卸载引起，x=±0.8D之外的隧道断面变形由中间区域隧道断面扭转和沉降变形的传递导致。
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强震作用下岩石场地群洞地铁车站试验研究
Abstract:
摘要：为探究岩石场地群洞地铁车站在地震作用下的动力特性，设计了一个比尺1：30的群洞地铁车站结构的大型振动台试验模型，采用横向输入峰值加速度0.07 g、0.15 g、0.21 g、0.30 g、0.50 g、0.70 g和1.0 g等7个不同强度的人工地震波，研究了群洞地铁车站在强震作用下的加速度响应特征、位移响应特征、结构破坏模式和动应变响应特征。结果表明：阿里亚斯强度（Arias Intensity）的放大系数曲线揭示，模型围岩和站厅衬砌结构在峰值加速度0.5 g后进入塑性破坏状态；站台衬砌结构在峰值加速度0.3 g后从塑性状态逐步进入破坏状态，同时能量耗散逐渐增加。随着地震动强度的增大，站厅横断面的相对位移增幅显著，开口断面与非开口断面的相对位移峰值差距进一步扩大。结构的裂缝主要分布在纵向，站台直墙中部的纵向裂缝宽且长，而站厅直墙中部未产生明显裂缝。随着地震动强度增大，结构传递函数的主频逐渐减小，在弹性阶段和塑性破坏阶段，结构主频分别为22.7 Hz和18.5 Hz。当地震动横向激励时，竖向联络通道下断面（VL）相同位置的拉应变均大于水平联络通道右断面（HR），最大拉应变出现在竖向联络通道的下断面的拱肩处。
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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(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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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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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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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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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):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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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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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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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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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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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(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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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。
