风化河谷场地SH波传播特性与散射规律研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51608172
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0810.工程防灾
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Due to a long-term process of weathering, inhomogeneous weathered zones occur in valleys and canyons. The shear wave velocity of the media in the weathered zones usually varies in space. Weathered valleys and canyons can significantly affect the propagation of seismic waves. As a result, the amplification and spatial variation of ground motions across the weathered valleys and canyons are created, which is named topographic and site effects. The amplification and spatial variation of transverse waves, especially SH waves, may aggravate the seismic response of long-span structures such as bridges and dams built in valleys and canyons. With the aid of wavefunction expansion method, this study is to investigate the scattering of SH waves induced by semi-circular, V-shaped and U-shaped weathered valleys and canyons analytically or semi-analytically. The influences of the topography geometry, thickness and weathering degree (wave velocity model and ratio) of the weathering zones and the frequency and angle of the incident waves on the earthquake wave progagation and scattering will be investigated in a systematic way. The characteristics of spatial variation, amplitudes and spectra of the ground motions on the three types of weathered sites will be revealed. These results, acting as theoretical foundation, can contribute to the proper selection of ground motions and the improvement of earthquake design of structures in weathered valleys and canyons.
裸露的河谷长期受到各种类型的风化作用,在河谷表面会形成非均质风化层,其剪切波速具有空间变化的特性。这种风化河谷会对地震波的传播产生影响,造成地面运动的放大及空间变化,引起地形及场地效应。地震波中的横波尤其是SH波的放大及空间变化对大型跨河工程如桥梁和大坝的抗震极为不利。本项目基于波函数展开方法,提出常见的风化半圆形河谷、风化V形河谷和风化U形河谷对SH波散射的解析解和半解析解,研究河谷形状、风化层厚度、风化程度(波速模型和波速比)、入射波频率和角度等因素对地震波的传播与散射的影响规律,旨在探究河谷表面非均质风化层的地震放大效应机理,揭示三类风化河谷场地地震动的空间分布特征、幅值特性与频谱特性,为河谷区工程建设提供地震动参数的设计依据,为大型跨河工程的多点地震动输入提供理论基础。

结项摘要

我国山区占国土面积67%,河谷众多且风化强烈,风化河谷场地上兴建了大量土石坝工程,然而,河谷场地地形地质条件复杂、地震频发、震害严重,例如汶川地震造成1713座土石坝震损。震害调查和实测地震动记录表明:风化河谷场地的地震放大效应是工程震害严重的重要原因。如何模拟地震波从震源传播到风化河谷场地的地形效应成为学术界和工程界面临的重大挑战。本研究提出了变系数波动控制方程,耦合了波函数展开与传递矩阵方法,建立了径向非均质河谷地形SH波传播的理论模型,包括单层幂函数波速模型和多层任意波速模型,突破了传统的波函数展开法无法模拟非均质岩土体波动问题的局限。探明了风化河谷波速变化对地震波传播特性的影响,发现地面运动放大的最大值往往发生在非均质层范围内,且二维风化层放大效应强于地形效应。建立了风化河谷-土石坝耦合波动模型,发现并解释了地震SH波在土石坝坝体中的聚焦现象,探明了风化河谷地震放大效应对土石坝的影响规律。揭示了风化层几何形状、波速模型和波速比等对地震动时程的影响规律,提出了考虑河谷风化层地震放大效应的地震动输入方法,为河谷区工程建设提供了地震动参数。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Scattering and amplification of SV waves by a semi-cylindrical hill in a half-space by a wavefunction-based meshless method using mapping and point-matching strategies
使用映射和点匹配策略,采用基于波函数的无网格方法,通过半空间中的半圆柱山对 SV 波进行散射和放大
  • DOI:
    10.1016/j.enganabound.2019.05.016
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Engineering Analysis with Boundary Elements
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Denghui Dai;Ning Zhang;Vincent W. Lee;Yufeng Gao;Xin Chen
  • 通讯作者:
    Xin Chen
Site amplification effects of a radially multi-layered semi-cylindrical canyon on seismic response of an earth and rockfill dam
径向多层半圆柱形峡谷场地放大效应对土石坝地震响应的影响
  • DOI:
    10.1016/j.soildyn.2018.09.014
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Soil Dynamics and Earthquake Engineering
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhang Ning;Zhang Yu;Gao Yufeng;Pak Ronald Y. S.;Yang Jun
  • 通讯作者:
    Yang Jun
Soil and topographic effects on ground motion of a surficially inhomogeneous semi-cylindrical canyon under oblique incident SH waves
斜入射SH波下表面不均匀半圆柱形峡谷地震动的土壤和地形效应
  • DOI:
    10.1016/j.soildyn.2017.01.037
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Soil Dynamics and Earthquake Engineering
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhang Ning;Gao Yufeng;Pak Ronald Y. S.
  • 通讯作者:
    Pak Ronald Y. S.
风化半圆形河谷引起的土层与地形放大效应
  • DOI:
    10.13409/j.cnki.jdpme.2017.01.001
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    防灾减灾工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宁;高玉峰;代登辉;陈欣
  • 通讯作者:
    陈欣
Scattering of Plane SH Waves Induced by a Semicylindrical Canyon with a Subsurface Circular Lined Tunnel
半圆柱峡谷地下圆形衬砌隧道诱发的平面SH波散射
  • DOI:
    10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001137
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Geomechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao Yufeng;Chen Xin;Zhang Ning;Dai Denghui;Yu Xin
  • 通讯作者:
    Yu Xin

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其他文献

圣草酚对Aβ_(25-35)诱导的PC12细胞损伤的保护作用及其机制
  • DOI:
    10.13241/j.cnki.pmb.2018.07.006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾婷;徐占玲;曹玲;雷霞;刘海洋;耿放;刘国良;张宁
  • 通讯作者:
    张宁
Discussion again of the magnetic and transport property of Ag-doped LaMnO3
再论Ag掺杂LaMnO3的磁性和输运性质
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2006.11.191
  • 发表时间:
    2007-05
  • 期刊:
    J. Magn. Magn. Mater,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宁
  • 通讯作者:
    张宁
Crystal Structure, Magnetic and Optical Properties of Mn-Doped BiFeO3 by Hydrothermal Synthesis
水热合成Mn掺杂BiFeO3的晶体结构、磁学和光学性质
  • DOI:
    10.1166/jnn.2017.12661
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Nanoscience & Nanotechnology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宁;魏钦华;秦来顺;陈达;陈智;钮峰;王疆瑛;黄岳祥
  • 通讯作者:
    黄岳祥
马铃薯StERF109基因的生物信息学及表达分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1674-7968.2021.11.003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王芳芳;杨江伟;朱熙;李世贵;刘维刚;张宁;司怀军
  • 通讯作者:
    司怀军
石墨炔基复合材料及其在生物小分子检测中的应用
  • DOI:
    10.1360/tb-2022-0488
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋钊;谷雨;张宁;范存霞;文海燕;郭春显
  • 通讯作者:
    郭春显

其他文献

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张宁的其他基金

高山峡谷场地P-SV波散射放大效应及地震动场模拟方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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