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2025,45(1):1-12, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241005001
Abstract:
针对镇域尺度甘肃文县城关镇山体-沉积河谷三维地震动模拟问题，利用边界元法求解无限域弹性波动问题时降维和自动满足弹性波无限远辐射的优势，将间接边界元法拓展到城关镇山间河谷场地三维地震动模拟。根据钻孔资料及高精度地形数据建立三维精细化模型，以平面P波和SV波作为输入，在频域内分析了城关镇山间河谷地形对地震动的放大效应。为提高计算效率，在计算耗时严重的散射波场构造和虚拟荷载求解部分采用OpenMP （Open Multi-Processing）并行编程，并通过与半解析解对比验证了方法的准确性。城关镇的模拟结果表明：（1）沉积河谷和山体均会放大地震动，但沉积河谷的放大效应更为明显，在P波入射下，沉积河谷和山体观测点的位移放大系数（地震动位移与入射波位移幅值的比值）最大值分别为19.64和3.66，SV波入射下则为14.13和3.48；（2）两侧山体对地震波的反射会加剧山间河谷的边缘效应，河谷边缘的地震动放大系数最大可达19.64；（3）沉积河谷地震动的空间分布随频率变化明显，随着频率的升高，强震区从河谷中心逐渐往边缘转变。研究可为此类场地的地震区划和抗震设防提供一定参考。
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2025,45(1):13-20, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241104002
Abstract:
由于缺失材料特征长度，局部应变软化模型在模拟结构层面的失效破坏时，会出现网格依赖性问题，严重影响计算结果的准确性与可靠性。本研究提出了非局部的Hoek-Brown软化塑性模型，该模型基于光滑的 Hoek-Brown强度准则构造屈服函数，并利用过非局部公式将等效塑性剪应变发展为非局部变量，有效规避了结构失效破坏模拟时的网格依赖性问题。利用隐式返回映射应力更新算法求解非局部塑性模型的微分方程组，详细介绍了该模型的有限元实现流程。最后，以经典的缺陷板受压破坏问题和条形基础承载力问题为例，对模型的有效性进行验证。结果表明，在网格细化过程中，非局部Hoek-Brown软化塑性模型的模拟结果对网格尺寸不敏感，预测的剪切带宽度和荷载位移曲线基本不随网格尺寸变化。所提模型可为岩石工程的失效破坏分析提供具有网格客观性的计算工具。
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2025,45(1):21-33, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240912002
Abstract:
AWP‐ODC是基于有限差分数值方法来实现大规模三维地震模拟的软件。随着国外对我国高性能计算芯片的出口限制，我国急需发展自己的高性能计算芯片及其软件生态。早期的AWP‐ODC加速主要基于NVIDIA GPU软硬件架构来设计优化，近年来，多种异构计算平台迅猛发展，如何基于新的异构计算软硬件平台来加速 AWP‐ODC具有重要研究价值。为此，本文在一种国产加速卡上对AWP‐ODC进行移植。针对耗时较多的核函数 dstrqc，通过GPU访存优化和网格参数优化等方式缩短了其运行时间。最后分别在国产类GPU单卡和双卡上，利用Fréchet Kernels地震和8·3鲁甸地震数据集进行性能测试。实验结果表明，在单卡计算环境下，两个数据集的 FLOPS分别提高了30.51%和25.21%；在双卡计算环境下，两个数据集的FLOPS分别提高了9.42%和23.6%。
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2025,45(1):34-46, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240924001
Abstract:
灾害监测与预测是岩土工程领域至关重要的任务之一，但工程监测数据中的非平稳性和非线性一直是预测的难点。为应对此挑战，引入数据驱动算法极限学习机（ELM）、长短时记忆神经网络模型（LSTM），结合自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）和麻雀搜索算法（SSA），提出了一种改进的地铁车站深基坑变形组合预测模型。首先，通过CEEMDAN将支护桩水平位移序列分解为趋势项和波动项，降低数据的非平稳性。其次，为充分考虑分解序列差异的非线性特征，分别采用SSA优化后的ELM和LSTM模型对低频趋势项与高频波动项进行预测，并将结果叠加重构为最终预测值。最后，以郑州市某地铁车站深基坑为例，通过设置消融实验、对比实验和泛化性验证实验，系统评估了模型的准确性与实用性。结果表明：该模型在精度和稳定性方面显著优于其他模型， 其中R2提升了2.88%~23.62%，RMSE和MAPE分别降低了6.63%~41.13%、8.08%~64.79%。这充分说明模型在应对数据非平稳性和捕捉非线性特征方面表现出色，具备良好的可靠性和广泛的应用前景，可为岩土工程中的灾害防治提供新的思路和技术支持。
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2025,45(1):47-58, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240624002
Abstract:
为研究外套方钢管夹层混凝土加固方钢管混凝土（CFST）柱的压弯承载力，进行3个原CFST柱和7个外套方钢管夹层混凝土加固方CFST柱（组合加固柱）试件的偏压试验，分析了试件的破坏形态和荷载—跨中挠度曲线。在试验基础上，通过纤维模型法对258个组合加固柱进行参数分析，分析了夹层混凝土强度、外套钢管厚度和屈服强度对组合加固柱N/Nu -M/Mu 曲线的影响。研究结果表明：原CFST柱和组合加固柱的破坏形态基本一致， 均为典型的弯曲型破坏，组合加固柱加固部分与原CFST柱变形协调良好；夹层混凝土强度的提高、外套钢管厚度和屈服强度的降低使试件N/Nu -M/Mu 曲线呈现外凸趋势；在这些因素当中，夹层混凝土强度对平衡点位置影响效果最显著，钢管厚度和屈服强度对平衡点位置影响不大。基于试验和数值模拟结果，提出了组合加固柱压弯承载力计算方法。通过公式得到的压弯承载力计算值与试验值、纤维模型法模拟值的误差均在10%以内，表明计算方法可准确预测外套方钢管夹层混凝土加固方CFST柱压弯承载力，为工程应用提供参考。
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2025,45(1):59-70, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241017002
Abstract:
滑坡是常见的地质灾害，降雨是主要诱发因素。构建精确的降雨事件概率模型对于准确识别滑坡灾害的高风险区以及制定科学合理的防灾减灾策略至关重要。然而，由于缺少降雨数据，当前仅少数地区建立了双变量降雨事件概率模型。本文提出了一种基于卫星遥感降雨数据的任意地区双变量降雨事件概率模型构建方法。首先， 通过网络爬虫技术批量自动获取全球任意地区的卫星遥感降雨时间序列。以临海市邵家渡街道为例，依据降雨事件间隔时间，将连续降雨时间序列划分为独立降雨事件，提取降雨量和降雨历时等变量。在此基础上，基于Copula 函数建立双变量降雨事件概率模型，并利用K-S检验评估模型拟合优度。进一步地，阐述了双变量降雨事件概率模型中重现期的定义，并与单变量降雨事件概率模型分析结果进行了对比。最后，构建了浙江省各地区的双变量降雨事件概率模型，揭示了省内降雨变量的空间分布。建立的双变量降雨事件概率模型为降雨诱发滑坡风险评估提供了精确的降雨数据支撑。
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2025,45(1):71-83, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20241024006
Abstract:
柔性网是防治滑坡碎屑流的重要拦挡结构，其透过性对碎屑流冲击动力学特征尚未得到充分关注。基于离散元法，在不同来流Froude数和网径尺寸条件下，开展了碎屑流对透过性环形柔性网的冲击试验，建立了一种新型冲击力估算模型。结果表明：（1） 随着网径尺寸和Froude数的增加，流动层颗粒从柔性网中通过的概率增加，死区稳定性降低，共同提升了柔性网的透过性；（2） 当来流Froude数小于4时，碎屑流冲爬高度和冲击力对网径比并不敏感；在Froude数大于4后，随着柔性网对前端碎屑流透过能力增强，峰值冲击力时刻流动层直接传递到柔性网上的动量和死区的堆积质量降低，降低了流动层的冲击动力和死区的堆积静力；（3） 提出的分析模型可用于分析和估算碎屑流作用在透过性柔性网上的峰值冲击力。研究结果为柔性网的网径尺寸优化和结构设计提供了理论参考。
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2025,45(1):84-94, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240724002
Abstract:
使用结构力学计算模型分析门架式双排抗滑桩内力变形，由于引入简化假定在实际工程中存在一定局限。 依托湖北省巴东县某建筑边坡工程，以FLAC3D和PFC3D为工具建立包含门架式双排抗滑桩结构和边坡的三维连续-离散耦合分析模型，采用重力增加法获取给定安全系数下的门架式双排抗滑桩的内力变形，并通过对比分析明确排距、桩距和桩径对内力变形的影响。研究表明，连续-离散耦合模型可有效获取桩后土体潜在滑移趋势并考虑桩土相互作用。前后排桩弯矩分布呈现“S”型曲线特征，且前排桩承受更大弯矩。前后排桩侧向位移总体上均由桩底向上逐步增大，前排桩略大于后排桩，但由于连梁约束作用前排桩侧向位移在近桩顶处减小。给定安全系数增大会导致前后排桩弯矩增大和侧向位移非线性增长。排距增大后，前排桩桩顶负弯矩增大，前后排桩桩身正弯矩减小、负弯矩增大。桩距增大对桩顶弯矩影响较小，但会导致前后排桩桩身正弯矩和负弯矩均增大。桩径增大后，后排桩桩顶正弯矩增大，前排桩正弯矩和负弯矩均增大，后排桩正弯矩增大而负弯矩减小。
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2025,45(1):95-103, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240607003
Abstract:
结构面在评价岩体力学性质和边坡稳定性方面起着至关重要的作用，相比于传统测量，一种准确、高效的结构面参数识别方法尤为重要。提出了一种基于支持向量机（SVM）的三维点云岩体结构面提取的新方法，首先获取点云坐标、RGB、法向量、曲率和密度等作为机器学习模型的特征向量作为输入，结合人工和自动挑选学习样本，随后把学习样本分为训练集和测试集用于训练SVM模型并测试模型，将被接受的模型用于点云的预测分类，进而识别结构面和提取信息。将该方法应用于公开边坡数据集和发耳镇某采区边坡结构面调查，结果表明：使用LOF与 PCA结合方法有效地提高了法向量估计的准确性，而DetRD?PCA方法用于估计单个结构面的法向量并计算产状时得到结果更加准确；对公开点云数据集的结构面进行识别，SVM识别881 552个点时间仅需9 s，成功提取了四组结构面，与前人结果对比，倾向平均偏差最大3.12°，倾角平均偏差最大1.54°；将方法应用于发耳镇某采区边坡的结构面调查中，SVM识别1 450 148个点仅需18 s，成功提取了两组结构面，与经典的三点法估算比较，倾向和倾角的偏差为0.7°~3.3°和0.1°~3.3°；该方法对于小样本的训练数据依然能够表现出较高的正确率。
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2025,45(1):104-109, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240531003
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。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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2025,45(1):110-118, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240312002
Abstract:
时序数据对于理解和应对地震等自然灾害具有重要意义，但由于保密、获取途径的限制等原因，需要从时域、 频域数据的图片中获取时序数据。传统方式下通过直接对图片中时序数据数字化得到的时序数据在时域和频域上均存在较大误差。针对该问题，提出了考虑时域和频域特征的图片时序数据解析方法。该方法首先从图片中通过数字化方法获取时域和频域数据，以识别得到的较为准确的频域数据曲线作为目标频域数据，采用连续小波变换修正从图片中直接识别得到的时序数据，从而提高图片时序数据的解析精度。以地震动这一典型时序数据为例对所提出的方法进行了展示与说明，并与传统直接从图片识别的数字化地震动方法和基于反应谱匹配的频域方法进行了对比。进一步将该方法应用于2022年台湾省台东县6.5级地震的破坏力评估中。主要结论有：提出的图片时序数据解析方法能够兼顾图片中时域和频域的信息，从而能够解析得到更为准确的时域数据，用于后续工程防灾分析时的误差也更小，为从时序数据图片中识别数据提供了重要方法。
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2025,45(1):119-127, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240411003
Abstract:
桥梁高压电缆通道火灾具有蔓延迅速且扑灭困难的特点，极易造成巨大的经济损失并对巡检人员的安全造成威胁，早期发现火灾位置对救援工作至关重要，因此研究桥梁箱梁高压电缆通道火灾初期的着火点位置智能辨识和预测问题具有重要意义。通过PyroSim分析软件建立了桥梁箱梁电缆通道火灾初期烟气蔓延的仿真模型，得到了CO气体扩散规律；设计并训练了用于数据分层和各层着火点位置辨识的人工神经网络（ANN）模型，基于仿真数据进行了着火点位置辨识实验；设计了着火点辨识系统并在模拟电缆通道中进行了现场测试。研究结果表明：（1）在基于仿真数据的着火点位置辨识实验中，本研究建立的着火点位置辨识ANN模型，在50 m电缆通道中针对单层电缆阴燃位置辨识的最大误差为0.98 m，最小误差为-0.32 m；针对三层电缆阴燃位置辨识的最大误差为 1.53 m，最小误差为-1.26 m。（2）在着火点辨识系统现场测试实验中，着火点辨识的最大误差为0.68 m，最小误差为-0.27 m，该精度能够满足桥梁箱梁高压电缆通道火灾初期的着火点位置智能辨识和预测的需求。研究结果有望在实际应用中提高桥梁箱梁电缆通道火灾预警的准确性和及时性。
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2025,45(1):128-136, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240305003
Abstract:
高层住宅火灾安全防控是一个复杂系统问题，从系统层面确定其风险耦合形式及关键风险因素对提升我国高层住宅消防安全水平具有重要意义。为分析高层住宅火灾事故风险因素并提出防控策略，通过收集2015~2023 年我国发生的162起高层住宅火灾较大事故案例，结合专家访谈和已有的事故致因分类模型，将高层住宅火灾事故风险因素分为5类一级风险因素和26个二级风险因素；基于N-K模型求解出风险因素耦合值，将风险耦合形式量化并进行耦合致险性评价；利用社会网络分析（Social Network Analysis，SNA）可视化风险因素间的作用关系，分析其中心度和可达性，挖掘出风险因素的发展态势和诱发其他风险因素出现的可能性；结合N-K和SNA对各风险节点的出度进行修正，确定高层住宅火灾事故的关键风险因素。结果表明：多风险因素耦合导致事故发生的概率较大；火灾事故的起因在较大程度上是居民方的原因，开发商、物业、社区、监管单位四方的风险易使灾情扩大、程度升级；防控开发商-监管单位两风险因素耦合可有效避免事故发生；开发商、社区、监管单位风险因素的出现易连通各风险节点，引发耦合效应；从开发商、物业、社区及监管单位角度出发进行防控是重点。
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2025,45(1):137-146, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231213002
Abstract:
铁路列车运行引起的场地振动为铁路周边建筑遗址带来不可忽视的影响，为研究列车荷载激励下夯土遗址不同高度处的振动响应以及列车类型、速度、编组等因素对其的作用规律，以夏官营古城城墙为研究对象，基于多种工况开展现场原位监测与地质调查，从时域、频域等多方面分析城墙旁列车运行引起的振动响应并对比现有标准，确定振动强度及对城墙的影响。研究结果表明：列车行驶引起的城墙振动速度峰值和有效值随墙高增大呈波动性衰减，货车引起的城墙振动速度响应大于客车，在城墙中部区域均出现了振动速度放大的现象并且达到振动最大值；城墙振动速度与车速、编组及载重成正比，各测点振动优势频率范围为40~70 Hz，城墙中部区域频率放大效应明显，振动放大区域受到列车车速和编组长度影响；城墙Z振级衰减特性与速度响应变化规律相同，货车Z振级最大值为80.29 dB，客车为76.65 dB，相比40 Hz以上的振动频率，10~40 Hz的振动频率衰减慢，对墙体造成的损伤更大。结合已有振动标准及土遗址基本性质，列车运行将对夏官营古城城墙产生影响，研究结果可为相关土遗址的保护措施提供参考。
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2025,45(1):147-157, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230704003
Abstract:
近年来水下公共设施遭受到水下突发爆炸冲击的风险日益增加，且爆炸一般发生在工程口部位置。水下防护门是工程口部抵抗爆炸冲击荷载、保障水下工程安全的重要防护设施。为研究水下爆炸冲击作用下钢制平板式防护门的结构动态响应及破坏模式，通过有限元软件建立了基于ALE算法的水下爆炸背空板的全耦合数值模型， 得到的冲击波荷载与经验值对比，验证了数值计算的精度；采用直接加载的方法与耦合模型结果进行对比，验证了直接加载方法的有效性；为进一步探讨水下爆炸对钢制平板式防护门结构的毁伤特性，建立了防护门在水下爆炸冲击荷载下的三维数值模型，分析了炸药当量、起爆距离、静水压力、迎爆面与背爆面厚度、四周支撑面板厚度等因素对防护门抗爆性能的影响规律。结果表明：随着炸药当量的增大及起爆距离的缩短，防护门峰值位移逐渐增大， 结构主要以局部骨架梁屈曲变形与整体弯曲破坏伴随着骨架梁压曲失稳两种破坏模式；在相同的爆炸工况下，增大迎爆面、背爆面及四周支撑面板的厚度可使防护门具有更强的抗爆性能，在实际工程设计中可在一定程度上增加面板厚度。
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2025,45(1):158-168, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231206003
Abstract:
为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪（BOTDR）系统信噪比低的问题，提出了一种基于双树复小波变换（DT-CWT）和改进的LMS算法的组合降噪模型，用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先，设计了基于双树复小波变换分解原始信号，并使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型，随后，使用LMS算法计算原始信号的自适应降噪阈值，并通过优化双曲余弦函数来改进LMS算法的收敛速度和收敛性。为了验证所提出算法的有效性，进行了BOTDR温度信号降噪实验，最后，依托山东省郭屯煤矿井筒监测项目，使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行了降噪研究。实验结果表明，DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法，平均SNR指标提高了32.03%，平均RMSE降低了33.2%；现场研究结果表明，经过降噪后信号的样本熵平均降低幅度为64.75%，与光纤光栅传感器的数据对比相差在5%以内， 说明信号中的背景噪声得到了有效的抑制。该研究为BOTDR技术在煤矿立井监测中应用提供了一种有效的信号降噪方法。
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2025,45(1):169-178, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231022001
Abstract:
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，通过采用横向输入峰值加速度0.07g、0.15g、0.21g、0.30g、0.50g、0.70g和1.0g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0.5g 后进入塑性破坏状态；站台衬砌结构在峰值加速度0.3g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，站台直墙中部纵向裂缝宽且长，而站厅直墙中部未产生明显裂缝。结构传递函数的主频随着地震动强度逐渐减小，在弹性阶段和塑性破坏阶段，结构主频分别为22.7、18.5 Hz。当地震动横向激励时，VL断面相同位置的拉应变均大于HR断面，最大拉应变出现在竖向联络通道的下断面拱肩处。
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2025,45(1):179-187, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230904003
Abstract:
柱状危岩体是边坡稳定性分析中一种重要的危岩体类型，其失稳破坏常引起高能量和破坏性的大规模岩崩灾害，具有普遍性、突发性和高频性等特点，是制约山区建设和发展的主要地质灾害之一。非连续变形分析（DDA） 作为一种基于非连续介质力学的数值计算方法，具有完全的运动学理论及可靠的块体接触处理方案，非常适合模拟节理岩体系统的失稳破坏与运动过程。文章采用三维（3D）DDA方法对柱状危岩体的失稳破坏机理与破坏后的运动过程进行研究。研制了基于双目立体视觉原理的危岩体失稳破坏实验装置，开展了柱状块体系统室内实验研究，验证了3D DDA方法在分析柱状危岩体失稳运动方面的准确性。以望霞边坡柱状危岩体为例，建立边坡及危岩体3D DDA数值模型，分析柱状危岩体失稳运动全过程、动能及位移演化特征，讨论块体系统运动特性及崩塌滚石成灾机制。结果表明，柱状危岩体以滑动模式失稳，运动过程中直接与其沿途公路冲击碰撞，引发崩塌滚石地质灾害，具有高速高能等运动学特性。
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2025,45(1):188-197, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230606001
Abstract:
外部环境噪声信号的存在，影响着微震监测系统对岩体破裂灾害的预警效果。针对微震信号具有非线性、随机性强、非稳定的特点与传统VMD、WT算法中在去噪处理时存在一定局限性的问题，提出了一种改进的VMD- WT联合去噪方法。首先，使用GSWOA算法对VMD中的分解个数及惩罚因子进行参数寻优，将优化后的参数代入VMD算法中将含噪信号分解为若干个IMF分量；其次，使用MI法对IMF分量进行分类，将有效分量保留并重构信号；最后，使用GSWOA算法对改进阈值函数的WT算法进行参数寻优，实现对含噪信号的二次去噪。对构建的仿真信号进行去噪处理，验证了改进后的联合去噪方法的可行性与优越性；并进一步将此方法应用于实测微震信号的去噪处理中，并以信噪比、均方根误差、平方绝对误差作为去噪效果评价指标，结果表明，与单一的EMD、 WT、VMD去噪算法及EMD-SVD、VMD-SVD联合去噪算法相比，改进的VMD-WT去噪方法能在保留原有信号信息的基础上，更好地去除微震信号中的噪声干扰，为后续利用微震监测系统对岩体破裂灾害进行预警奠定基础。
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2025,45(1):198-206, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231016002
Abstract:
为克服现有锅炉-钢结构限位器的缺点，特提出了一种新型钢缆-阻尼限位器，此限位器具有非线性刚度，且可以通过阻尼器进行耗能，从而提升支撑结构的抗震性能。为了研究该限位器阻尼系数与安装位置对目标结构地震响应的影响，设计了缩尺锅炉钢结构模型并进行了振动台试验。原模型为某锅炉厂的锅炉-钢结构，采用了1∶25的缩尺比例并对原型结构进行了必要的简化，以便测试钢缆-阻尼限位器的抗震效果。为了探究限位器阻尼系数以及安装方案对结构抗震性能的影响，选取峰值加速度为1.0g的Kobe波作为地震动输入，对装配了不同参数限位器的模型和在不同位置装配了限位器的模型进行了试验；作为对比，选取峰值加速度为0.2g的Kobe波作为地震动输入，对未装配限位器的模型进行了试验。在对它们的结构动力特性和结构响应进行了对比研究后，发现：（1）该限位器对减震有积极作用；（2）阻尼系数对结构地震响应影响显著，并且存在一个最优阻尼参数值使得限位器兼具性能优势与经济性；（3）布置于底层的限位器的减震效果更优。
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2025,45(1):207-214, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240526001
Abstract:
西部地区高速铁路桥上广泛采用的无砟轨道系统具有较大的纵向刚度，而地震区亦分布广泛，震时桥上行车无可避免，针对地震下高速铁路无砟轨道桥梁桥上列车行驶的安全性，以我国西部地区常见的高速铁路多跨 CRTS II型板式无砟轨道32 m不规则简支梁桥为实际工程背景，基于WORKBENCH及SIMPACK平台建立车?线?桥一体化计算模型，研究震时不同行车速度下列车脱轨系数、轮重减载率、轮对横向力的变化规律，并提出行车安全阈值。研究结果表明：列车行驶速度越快，地震强度愈强，列车脱轨系数、轮重减载率、轮对横向力越大；考虑轨道约束作用可使列车的脱轨系数、轮重减载率、轮对横向力平均分别降低7.19%、9.96%、7.97%，其中相差最大均约为15%；轨道系统的约束作用可提高行车安全阈值，若列车运行速度为350 km/h和300 km/h时，其可承受的地震峰值加速度分别增加了22.04%、36%，当地震峰值加速度为0.2g和0.3g时，列车可安全行驶的速度分别增大了7.24%、8.14%，行驶速度的影响更大，地震来临时，应减速慢行。无砟轨道系统的约束可有效提高桥上行车安全性，在设计计算时应考虑无砟轨道系统的约束效应。
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2025,45(1):215-223, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231104002
Abstract:
海底管线作为运输海底油气资源的重要通道，具有生产安装方便、运输距离远、运输效率高等优势，被广泛应用于海洋油气工程。使用计算流体动力学方法研究了海底泥屑流对悬跨高度为一倍管线直径状态下管线的冲击作用。通过在管线背冲击侧增大加密网格区域的方法，铺捉到泥屑流冲击管线过程中涡流脱落现象，讨论了加密网格模型模拟嵌入阶段管线受力规律的必要性。数值模拟结果表明，加密网格模型可以更好地模拟雷诺数较大工况中管线的法向和竖向受力规律，具体表现为：对于管线法向受力，当雷诺数小于113.05时，管线法向受力峰值与初始冲击阶段峰值相同；当雷诺数大于113.05时，受涡流脱落影响，法向受力峰值出现在嵌入冲击阶段。对于管线竖向受力，在冲击过程中管线受力表现出一定的周期性，在模拟的雷诺数范围（21.89~317.08）内，管线竖向受力峰值均出现在嵌入冲击阶段；随着雷诺数的增大，管线竖向受力峰值最大可达初始阶段峰值5倍以上。基于计算数据，得到了不同雷诺数条件下法向受力峰值和竖向受力峰值受力系数计算表达式。研究得到的规律和公式对完整地评价泥屑流对海底管线的冲击过程具有重要价值。
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2025,45(1):224-232, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231123003
Abstract:
管涌侵蚀一直是水力学研究的重点，其是指在渗透水流作用下土体内部细颗粒发生迁移并形成渗漏通道的一种渗漏现象，且在围压条件下土体内部侵蚀过程会受到显著的影响。利用自主研发的应力动态联动式渗透变形试验装置对不同级配的散粒土在恒定围压条件下的侵蚀过程进行研究。设置三组不同的间断级配试样，对渗流过程中的渗流量、细颗粒流失量和渗透变形量进行测量。结果表明：试验前期渗流速度v和水力梯度i呈线性正相关， 但围压作用使得i?v曲线后期明显变缓不再符合达西定律；土体中间级配缺的越多，颗粒起动的临界水力梯度越小； 且土体的不均匀系数对渗透系数的影响存在某一上限值。渗流过程中细颗粒的流失存在因堵塞而引起的自滤自稳定现象，该现象在骨架颗粒级配较为均匀时更易出现。土体在恒定围压条件下细颗粒流失导致体积收缩，而由于土体内部颗粒间的作用力突变，土体渗透变形呈现阶梯状变化，且在土体颗粒级配间断跨度大、内部细颗粒粒径小且单一的情况下阶梯状变化较为明显。
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2025,45(1):233-239, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230715001
Abstract:
随着可靠度理论的进一步发展，如何求解隐式功能函数下的结构可靠度成为难题，非侵入式随机有限元法是目前解决此难题的重要手段。为此发展了基于随机响应面法的非侵入式随机有限元方法。利用MATLAB和AN SYS联合仿真，编制了该方法的计算程序。程序通过ANSYS软件进行确定性力学分析，能够使用MATLAB自动调用ANSYS在不同参数配点下连续求解输出响应结果，并读取结果计算随机多项式待定系数。此方法通过有限元软件得到结构输出结果，无须分析功能函数，这为复杂结构下的可靠度计算提供了有效的手段。通过3个算例验证了该方法在结构可靠度分析中的有效性。结果表明：随机响应面法（SRSM）与基于随机响应面法的非侵入式随机有限元方法在计算结构失效概率时误差较小，计算效率远高于蒙特卡洛法（MCS），在求解无显示功能函数下的失效概率时具有明显优势。
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2025,45(1):240-246, DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20210119002
Abstract:
舟山地区断裂发育情况十分复杂，是否存在可能产生地表断错的活动断裂，对新建宁波至舟山铁路工程的抗震设防以及工程抗断参数的选取，具有十分重要的意义。通过对舟山地区的野外地震地质调查，以及水域的浅层地震勘探工作，对舟山地区主要断裂的第四纪活动性进行了研究，获得了以下初步认识：柴桥—伍佰岙断裂为前第四纪断裂；沙岙—戴家断裂主体为早第四纪断裂，局部段落的最新活动时代为晚更新世早期；花厅里—紫薇断裂和昌化—普陀断裂最新活动时代为中更新世；马岙—定海断裂和大丰—长白断裂的最新活动时代为早更新世。沙岙 —戴家断裂与工程线路相交段为晚更新世活动断裂，出于工程安全考虑需采取抗断措施，其它断裂可不考虑抗断问题。在沙岙—戴家断裂及其影响范围内避免修建不易抗震和不易修复的工程，并且避免修建站房等建筑结构工程，在避让时应考虑上盘效应。建议线路穿越沙岙—戴家断裂范围采用有砟轨道；建议采用易修复的柔性路基工程通过，路堤内加强抗震性稳定性措施和长期变形观测。根据地震地质背景分析，东西向昌化—普陀断裂与北东向沙岙—戴家断裂、镇海—宁海断裂的交汇部位，为破坏性地震可能的发生部位；场址区及邻区存在发生6级左右地震的孕震环境。
2025年第45卷第1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。
