地震分析方法（共12篇）
地震分析方法 篇1
结构抗震计算的主要方法是对多遇地震地区采用振型分解反应谱方法进行分析,这种方法是一种静力分析法,它将地震剪力等效为水平力作用在结构上,然后按照静力学的方法进行分析计算。这种计算方法同实际地震反应尚有一定的差距,计算精度不够,不一定能够保证地震作用下的结构安全。时程分析法是一种动力分析法,它是将结构物视为一个弹性振动体,将地震时地面运动产生的位移、速度、加速度作用在结构物上,然后用动力学的方法研究其振动情况。显然,时程分析法比振型分解反应谱法能更准确地反映地震是结构物的反应[2]。
1 概 述
结构动力理论是直接通过动力方程求解地震反应,起源于20世纪60年代。由于地震波为复杂的随机振动,对于多自由度体系振动不可能直接得出解析解,只可采用逐步积分法,而这种方法计算工作量大,只有在计算机应用发展的前提下才能实现。多自由度体系地震反应方程为
在式(1)中,地面振动加速度是复杂的随机函数。同时,在弹塑性反应中刚度矩阵与阻尼矩阵亦随时间变化。因此,不可能求出解析解,只能采取数值分析方法求解。常用的地震反应计算数值方法有线性加速度法、Newmark-β法、Wilson-θ法和中心差分法[1,2,3,4],将式(1)转化为增量方程为
再逐步积分求解,即将时间转化分成一系列微小时间段,在时间内可采取一些假设,从而能对增量式(2)直接积分,得出地震反应增量,以该步的终态值,作为下一时间段的初始值。这样逐步积分,即可得出结构在地震作用下振动反应的全过程。下面简单介绍这几种方法。
2 线性加速度法
2.1 基本思想
1)假定在时间[t,t+Δt]内,加速度按线性变化。
2)结构体系的特征在时间[t,t+Δt]内保持为常量。
2.2 公式推导
将式(1)在时刻tj和tj+1应满足的方程相减可得到如下增量方程
式中:{Δu}j={u}j+1-{u}j,其余以此类推。
由于线性加速度法假定,在时段Δt内,结构的加速度反应是关于时间τ的线性函数。基于这一假定,可以将式(3)化为关于位移增量Δu的线性代数方程。为此,首先将{u}按Taylor级数在tj附近展开
对时间τ求导,可得
当τ=Δt时,由于{u(tj+τ)}={u}j+1和
将式(6)代入式(7)可得
将式(6)和式(8)代入式(3)可得
其中
根据微分方程的初始条件和后续计算的过程可知,式(9)可以像静力问题那样求解。通常称式(9)为拟静力增量方程,而[
上述推导过程是以增量方程为目的,这样推导出来的结果不仅能用于结构的弹性地震反应分析,而且也能够用于结构的弹塑性地震反应分析。当然,也可以全量方程为目的来推导相应于方程式的代数方程。事实上,式(6)和式(8)可以改写为
将式(13)和式(14)代入动力平衡方程可得
其中
称式(15)为拟静力全量方程。
对线性加速度算法而言,用增量方程与全量方程求解得到的结果,其计算精度是一样的。
2.3 特点及评价
线性加速度法在选取时间步长时,应满足Δt<Tmin/a,这里Tmin是有限元离散系统中最小的固有周期。系数a一般取为10,如果Δt取得过大,计算得到的位移值可能会不收敛或者出现其他异常情况。但是,使结果收敛的临界时间步长是很难预先确定的。线性加速度法不光计算量大,而且实际上往往不能保证计算稳定性和精度[6]。
3 NewMark-β法
3.1 基本思想
NewMark法是一种将线性加速度法普遍化的方法。该法假定位移和速度可表示为
其中,β和δ是控制积分格式计算精度和稳定性的参数。
3.2 公式推导
在式(18)和式(19)中,当β和δ满足条件:δ≥0.5,β≥(0.5+δ)2/4时,NewMark法为无条件稳定的逐步积分格式;当δ=0.5时,NewMark法的计算精度为二阶,否则计算精度为一阶。当δ=0.5且β=1/6时,NewMark法为线性加速度法;当δ=0.5且β=0.25时,NewMark法为平均常加速度法。当δ≠0.5时,可导致系统的过阻尼情形。因此,一般取δ=0.5。对δ=0.5的情况,称为NewMark-β法。通常β的取值为1/6≤β≤1/2。
当取δ=0.5时,由式(18)和式(19)可推出
将上述两式代入增量方程,可得
其中
同样,也可以推导出全量方程的递推格式
其中
3.3 特点及评价
NewMark-β法是线性加速度法的推广。当δ≥0.5,β≥(0.5+δ)2/4,NewMark-β法就无条件稳定,即时间步长Δt大小可不影响解的稳定性。此时Δt主要根据解的精度确定,具体说可根据对结构响应有主要贡献若干基本振型的周期来确定。一般说基本振型周期比系统振型的最小振动周期大得多,所以无条件稳定的隐式算法比有条件稳定的显式算法可采用大得多的时间步长。而采用较大的Δt还可以滤掉高阶不精确特征解对系统响应的影响。
4 wilson-θ法
4.1 基本思想
为了改进线性加速度法有条件才能稳定计算的缺陷,得到无条件稳定的线性加速度法,wilson提出了一个简单而有效的wilson-θ法。该方法假定在时段θΔt内加速度随时间呈线性变化,其中θ>1。与线性加速度法的区别在于,线性加速度法在时刻t+Δt使用动力平衡方程,而wilson-θ法则将动力平衡方程应用于更后一点的时刻t+θΔt。
4.2 公式推导
在t+θΔt时刻的运动方程为
由式(28)和式(29)导出的{u(t+θΔt)}和
其中
将{u(t+θΔt)}代入式(29)求得
4.3 特点及评价
wilson-θ法的实质是线性加速度法推广。当θ≥1.37时,此法是无条件稳定的,但随着θ的增大,计算误差也增大,所以通常取θ=1.4。在地震作用下,对于一般阻尼比5%的钢筋混凝土结构,时间步长Δt≤0.04T(T为地震波的卓越周期)可以取得较好的结果[5]。
5 中心差分法
5.1 基本思想
中心差分法的基本思想是:在计算函数的中心点差分,并与初始点函数值进行比较,若两者之差足够小则结束,则以中心点差分函数值作为结果;否则,步长减半,并将中心点差分函数值送给初始点函数值,继续迭代,直到满足误差要求为止。
5.2 公式推导
将位移增量函数按Taylor级数展开得
u(t-Δt)=un-1,u(t)=un,u(t+Δt)=un+1.
速度和加速度也有同样的关系,由式(35)得前差分式为
同样可得后差分公式为
把以上两式分别相减或相加可得
可用3点(n-1,n,n+1)的位移增量来近似表示t时刻的瞬时速度和加速度
略去高阶微量O(Δt2),令t时刻(第n个时间步)的位移增量、速度和加速度满足该时刻动态显式有限元方法中的有限元微分方程,则
式中:M为对角矩阵,F
由式(42)可以直接求出节点加速度矢量,由于M是对角矩阵,故方程的求解过程实际上就是单自由度方程的求解过程。
5.3 特点及评价
由于不需要计算总体的刚度矩阵和质量矩阵,采用中心差分法基本上可以在单元一级进行求解。如果所有相继单元的刚度矩阵和质量矩阵相同,只需计算或从辅助存储器连续读出对应于第一个单元的矩阵即可求解。此法可以有效地解出阶数很高的系统。同时,该方法的效率取决于能否采用对角线质量矩阵和能否忽略通常与速度有关的阻尼力。若只包含一个对角线阻尼矩阵,则仍可保持在单元一级求解。实际上可以通过采用足够细密的有限元离散化来提高解的精度,从而滤掉对角线质量矩阵的缺点[4]。
6 结束语
1)选择适当的地震波。
应根据设防烈度、震中距及场地类别选取适当的地震记录或人工模拟地震波。对于复杂结构,应采用不少于4条能反映当地特征的地震波,其中应包括一条本地区历史上发生地震时的实测记录波。
2)合理简化结构的力学模型。
由于时程分析法需要逐步积分,对于复杂的结构,计算量巨大。由于计算条件的限制,目前在实际工程中还比较少用。迄今在国内采用较多的是简化的层模型。
3)正确选择构件的恢复力模型与破坏准则。
根据所选择的计算模型来确定恢复力模型与破坏准则。采用三维杆系模型时,梁恢复力模型的骨架曲线可采用双折线形式。而采用层模型时,可采用静力弹塑性方法计算层恢复力模型的骨架曲线等。
摘要：分析地震工程中动力方程求解逐步积分方法中的线性加速度法、Newmark-β法、Wilson-θ法和中心差分法,明确指出这4种分析方法的优点和缺点以及它们各自的适用范围,并在此基础上合理选用数值逐步积分方法问题给出建议,为求解地震反应和结构抗震设计提供非常重要的参考依据。
关键词：时程分析法,线性加速度法,Newmark-β法,Wilson-θ法,中心差分法
参考文献
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[8]彪仿俊,阎晓铭.动力弹塑性时程分析的方法及其应用[J].深圳土木与建筑,2006,3(1):26-29.
地震分析方法 篇2
泌阳凹陷北部斜坡带发育一系列规模不同的鼻状构造,由于断层的切割,在鼻状构造背景上发育了多个断鼻、断块群圈闭.位于北部斜坡带中部新庄地区的断裂鼻状构造是油气运移的指向区,发育有小断块、小断鼻和地层不整合油藏.针对北部斜坡带构造破碎、圈闭面积小、断层小等特点,以三维地震资料和测井资料为基础,利用地震层位标定、三维可视化解释、相干体断层分析等技术对新庄地区古近系核桃园组进行了构造精细解释,发现并落实了面积大于0.05 km~2的小断鼻、断块和地层不整合等圈闭,解释目的.层深度与钻井深度的绝对误差在5 m以内.根据解释结果,部署钻探了多口井,有60%的井钻遇油层,新增探明石油地质储量425.19×10~4 t.
作 者：赵雨晴 张永华 罗家群 朱景修 田小敏 吴姗 李满顺 Zhao Yuqing Zhang Yonghua Luo Jiaqun Zhu Jingxiu Tian Xiaomin Wu Shan Li Manshun 作者单位：赵雨晴,李满顺,Zhao Yuqing,Li Manshun(中国石油化工集团公司河南石油勘探局地质调查处,河南南阳,473132)
张永华,罗家群,朱景修,田小敏,吴姗,Zhang Yonghua,Luo Jiaqun,Zhu Jingxiu,Tian Xiaomin,Wu Shan(中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油勘探开发研究院,河南南阳,473132)
地震监测方法现状研究 篇3
关键词：地震监测方法；现状
1 地震简介
地震是构造运动的一种特殊形式，即大地的快速震动。当地球聚集的应力超
过岩层或岩体所能承受的限度时，地壳发生断裂、错动，急剧地释放积聚的能量，并以弹性波的形式向四周传播，引起地表的震动。
一般情况下，在发生地震的情况下，找寻地源要从发生地震的区域的下方进行巡找，找到震源之后，按照震源所处的方位，进行直线投影，就可以找到在地面上对应的震中，其中，这两点之间的距离就叫做震源深度。（图1）
所谓地震监测工作，指的就是在地震要开始之前，事先利用已经准备好的地震监测设备进行对于地震的一些特殊的情况进行分析工作。截至目前为止，主要由以下几种不同的地震的检测方法。一种是专业的地震监测方法，该方法是利用一些相对比较先进的地震监测设备进行对地震的检测工作，也会使用到一些先进的检测设备仪器。另一种则是群众使用的检测方式，主要是通过观察生活周边是否出现异常情况进行的检查。
地震对人类的危害是众所周知的。为了减少地震造成的危害，许多国家大力进行地震方面的研究，寻求对付它的方法。汶川地震、唐山地震都给我们带来了极大的心理创伤和人员伤害。目前，国际上的监测手段总体分为两类：测震（地震监测和强震监测）、前兆（形变、地磁、地电、流体、电磁波等）。
2 地震监测方法
2.1测震（地震监测和强震监测）
震后监测也叫测震，它包括地震监测和强震监测。地震监测和强震监测属于地震发生后监测地震发生的时间、地点、震级、强度，有无余震等，是人们常说的“事后诸葛亮”类型的监测，主要是为了确定地震发生的几要素，为接下来的政府抗震救灾和应急救援提供决策依据。否则，如果不知道地震发生的基本信息，那么救灾简直就是无从谈起的。因此这一监测手段也是目前各个国、各个地区发展最早、技术最为先进和完善的监测方法。其他的监测手段就统一称为前兆手段，主要通过各种方法的监测数据来预测预报地震发生的地点、可能性、影响等。
2.1.1地震监测
板块构造概念带动了地球科学、地理学等学科的一次重大革命，板间构造理论和板块运动理论能否成立或被人接受，均需得到全球板块运动的最新直接测量结果的支持。地震震中分布集中的地带称为地震带。地震带往往与活动性很强的构造活动带一致，全球大体可以划分为以下几个地震带（图2）。
测震观测目的主要是要监测地震的活动性，确定震源的特性，包括震级大小、震源位置和初动方向等。随着科技的发展，空间测量技术（例如：人造卫星测距——SLR、全球定位系统——GPS、卫星遥感——RS、地理信息系统----GIS、合
成孔径雷达干涉测量——INSAR）越来越得到广泛的运用。特别是GPS全球定位系统技术，近10年来，发展极为快速，观测精度尤为高，为监测地壳运动提供了有效的观测方法。现今全球有200个GPS基准站点，计划在板块边界和全球已知构造活动活跃区约25个区域加密GPS监测网点，实现全球地壳运动的自动监测。各种地震仪的使用是基于地震观测点上的基本设备，可以较为准确的测量出地震的各个数据。
2.1.2强震监测
强震监测的目的和应用都是与一般的测震观测不同。强震观测是要测量强的地震引起的强烈地面运动过程和工程结构的地震后反应，是强地面运动特性和工程结构抗震特性研究以及结构抗震设计提供基础资料。因此，强震动观测台站的选址、所采用的仪器和观测方法等也都与测震观测是不同的。强震动台站点主要设在可能发生强地震地区的自由场地上，尤其是人口密集的城市地区和重大工程附近的各类典型场地上，而且台网要有较高的密度，才可以获取大量强地震动近场记录数据，用来编制地震动参数区划图、地图、确定抗震设计方案和设计反应谱。同时，还要在各类典型建筑和重要结构物上布强震动观测仪器，测量它们的抗震反应，以研究结构的地震反应特性，以期可以检验和改进结构的抗震设计方法。
迄今为止，全球强震仪已超过7500台。1994年1月，美国南加州北岭6.7级地震获得加速度记录230条。1995年1月日本阪神地震，165个观测点获得了276个主震加速度记录。日本紧急地震检测和警报系统UrEDAS、美国Tri-Net台网、墨西哥地震警报系统SAS等观测系统和预警系统都是现代强震系统监测的重要方法。这些系统在地铁、火车、观测点上都有不同程度的应用。很是受到关注，是地震监测技术的一个大飞跃、大进步。
2.2前兆（形变、地磁、地电、流体等）
2.2.1地壳变形观测
地球在发生地震前，地震区的地壳形变会增大，可以是平时的几倍到几十倍不等。测量断层两侧的相对垂直升降或者水平位移的参数，是地震预报重要的依据。现代GPS技术在地壳形变中有很大的利用价值。Remote Sensing技术能够全面即使获取大范围的、综合的动态的地表信息，当然地壳形变也在其中，然后Global Positioning System技术能够获得地表上任何点位的坐标信息，二者嘉禾起来，使得地震的监测更加的准确。
2.2.2地磁
又称“地球磁场”或“地磁场”。指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极（S）大致指向地理北极附近，磁北极（N）大致指向地理南极附近。地球磁场的变化也可以用来观测和预报地震。地球基本磁场可以直接反映地球各种深度乃至地核的物理过程，地磁场及其变化是地球深部物理过程信息的重要来源之一。震磁效益的研究有其理论依据和实验基础，更有震例的事实。根据卫星观测得到的太阳风及行星际磁场资料（采用ACE卫星数据），可以采用多步法预测Dst值随时间的变化。所谓的多步法预测是指：对每一组连续的观测数据，在进行预测时，我们只是在预测开始的时刻利用观测的Dst值预测下一小时的Dst，之后均用上一步预测的Dst值再预测下一步的Dst值。本方法可提前两个小时对Dst指数进行预报。
ACE卫星观测时对地球进行地磁观测的一种重要工具。通过对地磁的跟踪观测，可以看出哪些属于异常点，哪些是正常范围内，从而来预测地震的发生的可能性等。目前各大学者都相应的提出自己的计算模型来计算地磁与地震的关系，那么这对于地震监测方法的研究也是有极大的意义的。电磁波测量仪是比较基础的一种测量方法，非常的传统，很多观测都开始采用卫星的模式，但是这种传统的方式一眼在使用中，这对于地震原理的研究具有重大的指导意义。
2.2.3地电
在地球内部，由于存在着一些物质的不稳定状态，这就很有可能导致地下的这些物质因为一些变化而产生相应的变化。这就很有可能导致地震问题的出现。具体的来说，在地球内部的电力随着时间的退役发生变化，并随着地下介质的结构发生变化而产生不同的结果。这都是很有可能会导致地震问题的产生的原因，与此同时，随着地球内部物质的组成的改变，也很有可能会出现地震的一些类似特征，这都可以作为相关的数据进行参考。由于地震是地下岩浆旋转上升引起的，那么在地震前地下的岩浆旋泉会把靠近中心的岩浆输送到上地幔，也就是说把带正电的岩浆输送到了上地幔，由于正负电的相吸作用，负电会向岩浆涡流中心的上方流动，这就会引起地电异常。
2.3非专业方法
民间百姓根据自己的生活经验，对一些生活变化有了非常可靠的了解。例如地下水动态在震前会出现异常现象，人们就会根据这种现象来判断是否要发生的证。例如水井水位上涨，水中翻花冒泡、井水变色变味等，再如现象如水化学成分改变（如水中溶解氡气量变化等），固体潮（天体引潮力引起的地下水位涨落现象——就像海水潮涨落一样）的改变等。通过地下水动态的观测，可以直接地了解含水层受周围的影响情况和受力的情况，从而进行地震预报。地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。中国古代人民是很聪明的，早前就已经总结了地震带来的水体变化。例如震前井水变化的谚语： 井水是个宝，地震有前兆。无雨泉水浑，天干井水冒。 水位升降大，翻花冒气泡。有的变颜色，有的变味道。除此之外，还可以根据动物生活习惯的变化，比如大规模的动物躁动迁徙。
3 结论
综上所述，在仅需地震监测预防的过程之中，最重要的就是在地震开始之前，就对整个地震的防御工作进行积极地准备，从地震出现的各种情况进行探析，并利用一些先进的科学设备进行相应的探测工作。
地震的监测不仅仅只依靠技术或者模型来监测。国家也是必不可少的一部分。所以应该从国家层面成立由中央统一领导的跨部门、跨专业的重大自然灾害成因与预测的指导协调实施机构来管理自然灾害，开始的营救到后来的灾后修复等。整体综合所有地理要素，如地质、地震、气象、水文、空间、海洋、环境等领域的技术力量，建立健全的组织协调机制，进而开展重大自然灾害链的成因机制研究和理论工作的创新， 健全和完善全国地震及其重大自然灾害预测系统工程。除此之外，在进行地震的监测工作的过程之中，还要充分的重视到对于地震检测人才的培养，并加强和外地的地震监测专家的联系，建立起一套相对比较完善的地震监测体系。，在这套地震监测体系之中，要有这相应的技术措施和与之配套的地震监测设备，充分保证在进行地震监测的过程之中，可以有充足的技术支持和设备支撑，来完成整个的地震预测监督工作。
在未来，首先GPS的运用将仍然占据主导地位，将会辅以GIS、RS技术，单独的GPS技术可能任然会存在一些缺陷，在微小的地震监测中无法发挥那么强大的威力，但是，结合了GIS、RS就会更加的全面。其次光纤传感技术也会得到大面积的运用，光纤传感器是指具有较高的抗电磁干扰能力、高精度、不存在零漂、方便于组网以及适合长距离传输等一系列独特优势的一个地震监测器具，还可以解决地震前兆观测中电学测量仪器存在的疑难杂症。在技术上是一种极大的提高。将会被利用与跟多的地震监测中。
参考文献：
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地震分析方法 篇4
目前, 我国的建筑结构抗震设计规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则, 并具体划为三个设计水准, 即:
第一水准:在遭受多遇的、小于本地区设防烈度的地震影响时, 建筑物一般无损坏, 或不需修理即可继续使用。
第二水准:当遭受本地区设防烈度的地震影响时, 建筑物可能有一定损坏, 经一般修理或不需修理仍可继续使用。
第三水准:当遭遇到预估的高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时, 建筑物不至倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。
实际上, 按照第一水准的要求, 结构一般处于线弹性工作状态, 可按弹性理论计算其内力和变形, 并按规范给出的以近似概率理论为基础, 多系数表达的极限状态来验算强度, 从而保证了截面的强度及一定程度的延性要求。按第二、三水准的要求, 结构处于弹塑性工作阶段, 结构的抗震能力主要依赖于结构的变形与耗能能力, 所以必须对结构的变形进行验算, 从而使结构的整体安全得到了保障。
因此, 在高层建筑结构的抗震设计, 除了对小震作用下高层结构的线性反应计算予以重视, 也应对大震作用下高层建筑结构在非线性阶段的各种性能进行充分研究, 鉴于此, 本文将对高层结构地震反应分析的主要方法作一归纳和对比。
1 振型分解反应谱分析方法
振型分解反应谱法首先是把结构简化为多自由度体系, 多自由度体系地震反应动力方程的一般形式为, 然后按照振型分解原理, 把多自由度体系的地震反应解耦为多个单自由度体系反应的组合, 从而求出各个单自由度下的自振频率及其对应的振型。根据计算得到的高层建筑结构的自振频率与振型, 由规范反应谱确定各阶振型对应的高层建筑结构的地震力, 按静力方法计算各振型地震力作用下高层建筑结构的内力Si (i=1, 2, ……n) , 然后分别按照各种不同内力进行振型组合, 计算组合内力。
2 时程分析法求解结构地震反应
时程分析法又称作动态分析法.它是将地震波按时段进行数值化后, 输入结构体系的振动微分方程, 采用逐步积分法进行结构弹性或弹塑性动力反应分析, 计算出结构在整个强震时域中的振动状态全过程, 给出各个时刻各杆件的内力和变形, 以及各杆件出现塑性铰的顺序。可以说时程分析是真正的动力分析法。时程分析法主要包括时域分析法和频域分析法。
2.1 时域分析法
线性系统的动力响应, 在时域内表现为振幅反应时程随时间的变化。时域分析法的基本思路是将时间过程离散化, 在每一个小时段内把动力问题化为拟静力问题求解, 然后叠加得到总体反应。
我们知道, 地震地面运动加速度是一系列随时间变化的随机脉冲, 不能用简单的函数表达, 因此运动方程的解常采用时域内的数值分析方法。此法是由已知的tn时刻的位移、速度和加速度反应xn、, 近似地推求下一时刻的位移、速度和加速度反应, 从而由t=0开始, 逐步作出反应的时程曲线。时域分析法有很多, 常用的有线性加速度法、W ilson-θ法、N ewmark-β法、R unge-Kutta法等。
2.2 频域分析法
线性系统的动力响应, 在频域内表现为系统能量在各频段内的分布。频域分析法的基本思路是将频域离散化, 针对每一个小频率段内的动力问题运用频域传递函数概念求解, 然后迭加到总体反应。
频域传递函数本身是一个复数, 可以模角形式
其中模H (iω) 表示系统反应与激励在频域内的幅值比, 又称为增益因子;幅角表示反应与激励之间的相位差, 又称相位因子。
线性单自由度体系在一维地震动输入时的动力方程为:
多自由度体系的地震反应和单自由度体系的地震反应用频域分析的不同之处在于多自由度体系一般是多输入, 多输出系统, 因此频域传递函数有交叉性, 因此, 对多自由度体系要先定义广义频域传递函数, 是指在第k个自由度处输入单位谐和激励时所引起的第个自由度的输出反应值。
3 振型分解反应谱分析方法与时程分析法的比较
3.1 假设条件的对比
振型分解反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系, 是在静力理论基础上的重大进步, 通过前面理论的分析, 我们也得知, 振型分解反应谱法的运用需满足以下条件:
(1) 结构地震反应是线弹性的, 且基础是刚性的, 所有支承处地震动完全相同。这样才能保证叠加原理的运用。
(2) 结构最不利地震反应为其最大地震反应。反应谱就是考察最大反应的工具。
(3) 地震动过程必须是平稳的。在此条件下, 相关组合理论才适用。
时程分析法只是在时间步长Δt进行了假设, 以线形加速度法为例, 其基本假设如下:
(1) 在每个时间步长Δt内, 质点加速度反应按现行变化。
(2) 在每个时间步长Δt内, 结构的刚度、阻尼、地面运动的加速度均不发生变化。
由上可以看出, 振型反应谱法属于弹性分析的范畴, 当结构受到强烈地震作用的时候, 进入塑性, 它已不再通用, 不能准确地分析出结构在进入塑性阶段的变化。而时程分析法直接考虑构件与结构弹塑性特性, 以便控制在罕遇地震作用下结构弹塑性反应, 防止房屋倒塌的产生。
3.2 计算原理的对比
通过前面探讨, 可得知:
(1) 振型分解反应谱法采用的设计反应谱只反映了地震动强度与平均频谱特性, 而时程分析法则全面反映了地震动强度、动特征与持续时间三要素。
(2) 振型分解反应谱法是根据弹性结构地震反应绘制的, 只能分析最大地震反应, 而用时程分析法给出随时间变化的反应时程曲线, 由此可以找出各构件出现塑性铰的顺序, 判别结构破坏机理。
(3) 时程分析法需要循序渐进地对每一时段进行计算, 因此计算量是非常大的, 也带来了不便, 而振型分解反应谱法则相对简单。振型分解反应谱法只能给出结构动力反应的最大位移、层剪力等, 而时程反应分析则能给出地震全过程的结构动力反应, 能准确地反映结构发生最大反应的时刻。结构为规则结构, 所以计算结果比较接近, 但当结构不规则或遇到强震时, 计算结果会差别很大, 时程分析法更接近实际。
4 结语
本文对目前高层结构地震反应分析最为常用的方法:振型分解反应谱法和时程分析法, 从原理、应用到对比, 都做了详细的分析和探讨。其中, 振型分解法是可以满足建筑结构抗震设计规范中第一设计水准要求的地震反应分析方法。而时程反应分析法充分考虑了地震动特性和结构的弹塑性性质, 能给出结构的最薄弱位置, 是可以满足建筑结构抗震设计规范中第二、三设计水准要求的地震反应分析方法。
摘要：本文阐述了结构地震反应分析方法的发展和现状, 对目前常用的结构地震反应分析方法——振型分解反应谱分析法和时程分析法, 作了详尽的理论分析和应用探讨, 并从使用条件和工作原理方面做一对比。
关键词：地震反应分析,振型分解反应谱,时程分析
参考文献
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[4]程绍革, 王理.弹塑性时程分析方法及其应用[J].建筑结构学报.2002 (2) , Vol.21, No.1
地震逃生自救方法 篇5
2、楼房内地震应急：地震一旦发生，首先要冷静判别震动状况。然后，躲避在坚实的家具下，墙角，及承重墙较多、开间小的厨房、厕所暂避一时。要注意避开门窗等墙体薄弱部位。过主震后，迅速撤到房外。撤离时注意用枕头等柔软物体护住头部。千万不要跳楼，也不能使用电梯。
3、在外面公共场所地震应急：最好将身边的皮包或柔软的物品顶在头上，无物品时也可用手护在头上迅速离开电线杆和围墙、高楼，跑向比较开阔的地区躲避在地面遇到地震，保持镇静。不要躲在近处的大柱子和大楼附近，避开坠物打伤，或朝着没有障碍的通道躲避，然后屈身蹲下，等待地震平息。处于楼上位置，原则上要向底层转移。但楼梯是建筑物抗震的薄弱部位，因此，要看准脱险的合适时机。
二、震后自救
1.地震时如被埋压在废墟下，要树立生存的信心。不要惊慌,冷静面对.任何突发自然灾害面前,都不要惊慌,要迅速做出判断.
2.地震波纵波比横波传播的快,所以,地震时,人的感觉一般是地面先上下波动,然后是左右波动.不过,上下波动时人往往难以察觉.要抓紧时间在横波到来前逃生.
3.迅速观察地形,如果是平房,要迅速猫腰冲出房子,如果是楼房,来不及的话,要迅速进入到厕所,厨房等房间,因为这些地方建筑应力强,安全.
4.如果震级大,逃生来不及,马上找支撑物躲避,如桌子,床等,尽量减少损害. 避开身体上方不结实的倒塌物和其它容易掉落的物体;如果不幸被埋在建筑物下,也不要恐慌,要冷静，扩大和稳定生存空间，以防余震发生后，环境进一步恶化。
5.如果不幸被埋在建筑物下,也不要恐慌,要冷静自救.恐慌只会浪费你的能量,先观察一下,判断自己是否受伤及程度,如果受伤，想法包扎，避免流血过多。首先保证呼吸畅通，挪开头部、胸部的杂物，有煤气、毒气时，用湿衣服等物捂住口、鼻，等待救援.
6.如果被埋时间较长，救援人员未到，或者没有听到呼救信号，就要想办法维持自己的生命，尽量寻找食品和饮用水，必要时自己的尿液也能起到解渴作用。
地震分析方法 篇6
【关键词】地震野外勘探 安全生产管理 地震勘探爆破 事故预防
一、引言
相对于其他物探方法，地震勘探是地球物理勘探一种有效方法，具有精度高、分辨率高、勘探深度大等优点。广泛应用于煤田、油田、及工程地质勘探，随国家大力提倡开发新能源煤层气、页岩气、砂岩气等，地震勘探是一种有效的工作方法得以应用。
尤其是近年来，以处理分析大数据为基础的技术正迅速发展，高精度、高叠加、大道数地震勘探数据采集方法广泛应用，有的油田项目野外数据采集开动道数已达上万道，成为未来的一个发展方向，一个地震勘探项目的施工人员就达到几千，采集站上万道，车辆上百辆，单日生产量可达几千炮，日消耗炸药十余吨，雷管几千发，安全风险大。因此，在这种的形势之下，迫切需要采取措施来加强对地震勘探行业的安全管理工作。
二、地震野外勘探安全生产目标管理
安全生产目标管理就是将安全生产要达到的目标，用具体的值规定下来，然后同野外生产业绩考评挂钩。野外地震勘探安全生产目标管理的主要内容具体为：
一是杜绝重伤事故；
二是杜绝死亡事故；
三是杜绝火工品丢失和以外爆炸事故；
四是杜绝重大机械事故，直接经济损失不超过相关设备造价5%或不超过5万元；
五是杜绝重大交通责任事故，直接经济损失不超过5万元；
六是杜绝重大火灾事故，直接经济损失不超过5万元；
七是杜绝重大工程质量事故，直接经济损失不超过5万元。
三、地震外业勘探的安全教育与安全培训管理
安全教育和培训是促进职工树立正确安全观的最基本、最有效的手段。安全生产的法律法规是安全文化的精华。认真组织职工学习安全法律法规，依法组织安全生产，做到“安全生产人人有责、齐抓共管、遵章守法、全程控制”。所有一线员工，认真学习安全生产规程，不断强化安全生产法律意识，遵纪守法，按章操作。通过各种形式的安全教育，认真实践安全文化，唤醒人们对安全健康的渴望，从根本上提高安全认识，提高安全觉悟，牢固树立“安全第一”、“人的安全与健康高于一切”的观念。把安全生产的人本观念与亲情文化渗透到职工思想之中。安全教育和培训的具体内容为：
（一）野外作业前，部门须对员工进行系统的安全教育，未见安全教育不得上岗。
（二）野外作业中，安全员每周须对项目的安全预防措施进行检查，提醒项目负责人安全预防的重要性，真正从思想上对安全生产引起高度重视，做到安全生产、文明生产。
（三）加强杜绝“三违”教育：即违章指挥，违章作业、违反劳动纪律。
（四）加强安全防护知识教育，增强安全防护、救护常识，真正做到三不伤害，即不伤害别人，不伤害自己，不被别人伤害。
（五）加强安全事故应急救援教育，增强自我保护、救援常识，真正做到出现安全事故不惊不慌，能够积极组织自救，寻求社会救援。保护现场。事故调查等。
四、地震勘探的野外作业安全管理
地震勘探的野外作业安全管理的关键是地震勘探安全生产管理，由于地震勘探野外作业的艰巨性、作业场地的复杂性，使其加大了地震勘探作业的危险性。在具体进行地震勘探野外作业前必须结合勘探区域、勘探季节等实际情况，制定详细的安全生产作业计划和安全技术措施计划。其主要内容包括：
（一）地震勘探野外作业安全管理，应坚持“安全第一、预防为主、全员参与、综合治理”的方针。
（二）野外作业前必须制定好安全预案措施，报当地主管安全部门和安保科备案，关键环节安全员要到场监督。
（三）作业时必须认真对工作场地进行检查，特别要注意是否有危险因素，确认无危险因素后，方可工作。
（四）野外作业人员在出野外作业前必须进行全面的、有针对性的体检。
（五）施工前开安全生产会，项目经理、项目技术负责人进行安全技术交底，要做到层层交底，具体到人，重要环节配备专职安全员。
（六）工作区确定后，必须通过各种途径，了解工作区的自然环境、地形地貌、交通状况、治安情况以及疫情、兽情等情况。
（七）出发前检查交通工具、通信联络工具的性能是否良好，保证做到可靠运转。
（八）出队前要进行安全生产教育，学习野外的安全防护知识，如登山、攀岩、涉水、定向等知识，学习危情的基本急救方法，如中暑、蛇咬、摔伤等。
（九）在大于30度的陡坡或悬崖工作时，应使用保险绳和安全带，在野外遇到雷雨时，应选择安全有利的地方躲避，不能在高地、水边、孤独树木下躲雨避雨，也不能在电线杆、高压线和滑坡区下停留。
（十）徒步涉水河流，水深应小于0.7m，流速小于3m/s，并采取相应防护措施。
（十一）根据不同季节的勘探特点，制定相应的季節性安全生产野外作业计划和劳动保护措施，严格穿戴好劳动保护用品，配备保健箱及有关药品。
（十二）地震勘探野外生产作业人员都必须持证上岗，从事等特殊作业工种的人员，还应持有国家有关部门颁发的特种作业上岗证。
五、地震勘探的安全检查与监督管理
为了保证地质勘探的安全，对生产作业进行安全检查和监督管理是必不可少的。安全检查主要包括以下4方面内容，查思想、查隐患、查管理、查整改，安全检查做为安全管理工作的一项重要内容。强化对施工现场的检查，对不安全条件，立即采取控制行动。改变检查组人员结构组成，使行政人员、专业安全管理人员、行业内专家有机结合起来。完善安全检查标准，提高检查手段，提高安全检查严肃性、权威性。此外，各级政府还要加强对地震勘探的管理与监督，对检查中发现的事故隐患和安全生产违法违规行为，依法作出现场处理或者实施行政处罚。
六、结语
地震野外勘探安全生产与人、机、环境等联系密切，是一项复杂的系统工程。加强职工安全教育培训，提高职工的安全意识是保障安全生产的根本；提高组织管理者和职工的安全素质，领导高度重视安全，加大必要安全资金投入是保障安全生产的前提；让安全意识时刻植根于职工的心里，是保障安全生产的基石。
参考文献
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地震分析方法 篇7
随着我国经济和建筑设计技术的发展, 社会对建设工程质量要求的提高, 建设工程场地的地震安全性评价工作被越来越多的建设单位重视起来。工程场地地震安全性评价是根据建设工程场址和场址周围的地震与地震地质环境的调查、场地工程地质条件的勘测, 通过地震地质、地球物理、地震工程等多学科资料的综合评价和分析计算, 按照工程类型、性质、重要性, 科学合理地给出与工程抗震设防要求相应的地震动参数, 以及场址的地震地质灾害评价。在确定场地地震动相关参数时, 目前主要用的方法就是将场地地震危险性分析的结果作为地震输入, 进行场地内土层地震反应分析计算得出。
1 土层地震反应分析算例
1.1 土层地震反应分析简介
土体是非线性较强的材料, 在地震等不规则荷载作用下, 其应力应变关系表现出复杂的滞回特性。现行土层地震反应分析方法用等效线性化方法, 在总体动力学效应大致相当的意义上对土体非线性的简化处理, 是处理土体非线性的一种突破。这种方法是现行土层地震反应分析方法的基本原理。土层地震反应分析在建设工程的地震安全性评价及抗震设计中发挥了重要作用。对工程场地进行土层地震反应分析, 现在应用最多的是李小军等编制的ESE-SLRA程序, 本文计算也用该程序。
1.2 工程概况
某高层住宅区, 主要建筑为多栋32层住宅楼。在地震安全性评价工作中, 进行了三个工程地质钻探孔, 并用单孔法测定了土层每米的剪切波速。场地的覆盖层厚度46m, 20m等效剪切波速210m/s, 据建筑抗震规范可知场地土为中软场地土, 场地类别为Ⅱ类场地。三个孔的岩性结构和物理性能数据变化不大, 以有代表性的k2孔岩性结构为例, 建立了土层反应分析模型 (表1) 。
用ESE-SLRA程序对场地50年超越概率63%、50年超越概率10%、50年超越概率2%的水平峰值加速度及加速度反应谱进行了计算。在此我们只对50年超越概率10%的反应分析进行讨论, 其结果如表2 (1、2、3分别为三次随机合成的地震动时程的计算结果) :
1.3 影响土层地震反应分析的讨论
为了探索土层岩性对土层地震反应分析的影响, 笔者除进行工程场地实际情况 (原模型, 用a代表) 的计算外, 分别将土层岩性做了改变进行计算, 以观察土层岩性及结构的变化对场地土层地震反应分析的影响。分别做了如下几种情况的试算:b, 将第5层换成砂;c, 将输入层岩性换成粉质粘土;d, 将第5层变成软弱层 (把剪切波速值变成160) ;e, 将第5层变成硬夹层 (把剪切波速值变成500) ;f, 将所有土层的天然密度都减小10%;g, 把输入剪切波速值变大 (变成650) 。以上替代都是只在原模型上的单因素替代。计算结果如表3:
从表3及图1、图2可知, 土层的不同物理性能参数及土层结构对土层地震反应影响不同 (其它) , 具体影响分析如表4:
对土层反应影响最显著的是土层结构中存在软弱土夹层 (算例d) , 使场地的特征周期 (Tg) 变长至0.6s, 该场地地处安阳市区, 按抗震设计规范为0.35s, 具体地震安全性评价地震反应分析结果也只有0.4s, 此种结果将对抗震设计带来很大影响。硬夹层 (算例e) 没有软弱夹层对计算结果影响大, 说明现在的土层地震0.4反5应分析中的等效线性化对土体的非线性效应处理有不准确的地0.4方5, 此结论在相关文献中也有表述 (薄景山;刘德东) 。刘德东等) 认为现行土层反应分析程序中的等效线性化对土层存在软弱层时的非线性化有放大现象, 但此计算结果也从另一个方面说明场地存在软弱夹层时是个不利因素, 抗震设计时如仅参考规范有时并不能满足要求。算例f说明如果场地土层等效剪切波速介于150m/s~250m/s之间且覆盖层小于50m时, 简单按规范判定为Ⅱ类场地并不能完全反映实际情况, 因为算例f的结果特征周期已是Ⅲ类场地的特征周期。算例g则反映出基岩输入剪切波速度值对土层反应分析结果有较大影响, 在今后的工作中要重视波速测试的准确性。而单纯的覆盖层和基岩层土的类别对土层反应影响不大 (算例b、c) 。
2 结论
通过以上讨论, 我们得知在建筑场地的土层反应分析中, 覆盖层土层岩性、结构突变 (夹层) 以及输入剪切波值对土层地震反应都有影响。其中软弱夹层对地震反应分析的峰值加速度值和特征周期值都有显著影响, 同时也反映出场地存在软弱夹层时对工程是个不利因素;基岩层输入剪切波速度值对土层地震反应分析有较大影响;而硬夹层、单纯的覆盖层和基岩层土的类别对土层反应分析影响不大。提出一个问题就是目前的土层等效线性化计算程序本身对某些特殊岩性结构的准确性值得进一步讨论。
摘要：本文通过对地震安全性评价工程实例中的多种因素替代试算, 对影响土层地震反应分析结果的因素进行了分析。在建筑场地的土层反应分析中, 覆盖层土层岩性、土层结构突变 (夹层) 以及输入剪切波值对土层地震反应都有影响。其中软弱夹层对地震反应分析的峰值加速度值和特征周期值都有显著影响, 而硬夹层、单纯的覆盖层和基岩层土的类别对土层地震反应影响不大。
关键词：土层地震反应,地震动参数,峰值加速度,特征周期
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地震分析方法 篇8
关键词：质量控制,工序能力指数,地震勘探
在石油勘探过程中,应当更多的关注现场采集质量,才能在后期资料处理解释中取得更可信的成果。
虽然已经形成了相对完整的质量管理体系,但由于地震项目的特殊性,在实际的应用过程中仍存在一些问题。目前多数的质量控制管理局限于单个班组的质量要求,在具体实施中存在有要求、少监督、无评估的散放状态。对系统的质量控制的组建,以及适用的评估方法没有成熟的模式,质量控制无法达到预期的目标。在众多的质量管理的理论和方法中,哪些是可以适用于地震勘探生产环节的,这需要我们做出尝试和甄别。目前在建筑行业和制造行业对生产环节的质量控制相对成熟,将这些应用的理论和方法和地震勘探野外生产情况相结合,对野外生产进行质量控制的尝试。
在项目施工的过程中,要求质量管理以预防为主,减少质量事故,保证施工质量。这就需要我们考虑两个问题:一是要具有施工质量达标的能力;二是确保一直持续保持这种质量达标的能力。受各种因素的影响,质量波动是其生产过程中不可避免的,如何保证施工质量持续处于受控的状态,或者尽快从失控状态调整到受控状态,需要特定的方法和手段。分析质量形成过程的状态,一般采取控制4M1E的方法,使工序或过程达到稳定[1,2]。
1 地震队施工质量控制体系的构建
1.1 地震队施工质量控制流程
针对野外地震采集项目施工,从项目任务部署开始,项目实施中含施工准备、清线测量、参数试验、钻井下药、可控震源施工、摆放排列采集以及资料处理和归档等工序环节。各环节的质量控制都依附于实施过程,按照质量控制管理的次序,对整个项目的实施要做到“事前预估,事中控制,事后检验”的管理,对每个工序环节也要求做到“事前,事中,事后”3个阶段的控制管理[3],如图1所示。质量控制原则是,进行预见性控制,强化事前预估的超前性、事中控制作为手段、事后控制作为检验的全过程控制原则。
因此,在做施工准备中,加强技术方案和质量标准交底以及开工验收的作用,实施源头控制,对4M1E 5个控制面进行全面检查,从源头减少质量隐患。
1.2 地震生产环节中质量控制点
根据地震生产的特殊性,不同项目根据不同情况进行区别调整。但是,在所有地震项目实施过程中,确保4M1E的良好状态是必须的。其中,由于人的主观性,对人的因素的控制是首要的。这包括管理者的质量意识,操作人员的技能水平和质量意识。因此,在保证机械设备、材料和质量要求技术方法的状态下,以人的因素参与程度来切入生产工序中的指控点。可以根据控制点的时间性以及影响程度等分为首要控制点和一般控制点。譬如,在钻井下药的工序中,对井深测量和炸药下井前雷管的通断测量,会对后续采集工序产生严重质量后果,并且一旦发生事故,需要投入的时间成本和资金成本很大,严重影响生产效率,一般确定为首要控制点;在测量工序中,测量记录资料的检查,由于环境参数值引起的数据溢出,可以安排补测,由于工序中测量和后续的钻井存在的时间间隔较为充足,确定为一般控制点。
但是,将控制点分级,并不意味控制点的重要性不足。在项目的执行过程中,任何的质量漏洞都可能引发质量事故。这些漏洞如果在检查的各个环节没有修正,就很有可能导致质量事故的发生,如图2所示。任何质量隐患在4M1E 5个控制面中,由于各控制面的交错,当各种隐患没有得到及时处理,综合形成质量事故诱发的因素,从而导致事故的发生。
1.3 质量控制检查和评估
在地震项目的实施工程中,一般采用的是各工序环节内部进行自检,通过程序文件或者软件对环节内部以及产生的成果进行检查验收。在延续到下一个工序环节时,由下一环节进行互检,检查是否达到本环节进行生产操作的要求,若没有符合要求,将反馈回上一环节进行整改修正,再继续该工序的运行。在整个项目运行过程中,由专职的质量监督对各个工序环节进行巡检,不仅要对该工序的成果进行检查,也要对工序的过程控制进行检查,对不正常现象及时纠改,如图3所示。此外,由管理人员和甲方监理人员对施工现场的各工序环节进行抽查。所有的内部检查和外部检查都要形成记录,以备查询。
在形成完备的质量标准和控制制度后,对点的质量检查有结果,如何对班组和小的团队,譬如一个测量小队、一个钻井机组、一个放线小组,进行质量评估呢?需要一些方法来确定,因此,引入工序能力和工序能力指数来评估[4,5]。工序能力指数用来反映工序能力满足产品质量标准(规格、公差等)的程度,一般记为Cp,是技术要求和工序能力的比值,即:Cp=T(技术要求)/B(工序能力)。
根据地震工序的特性,选择性的使用计算工序能力指数的方法。譬如对于测量数据准确性的检查,符合观测值为双侧误差且分布中心μ和标准中心M重合的情况,计算公式为:
Cp=T/B=(TU-TL)/6σ
式中TL—质量标准下限值;
TU—质量标准上限值;
σ—标准偏差。
譬如对于钻井深度的观测值,符合分布中心μ和标准中心M不重合的情况,要考虑带有偏离度的工序能力指数(Cpk),计算公式为:
根据工序能力判定表见表1。
即可评估和判定团队的质量水平。针对没有数据量化的生产环节,例如检波器的埋置质量检查,可根据质量标准进行评估分值进行量化,参与评估。
出现问题,是由哪些因素造成的?怎么解决这些问题?如何对质量事故的原因进行追溯呢?用于质量统计分析的方法有很多,在这里我们用因果分析图法(鱼刺图法)进行分析[5]。以地震项目施工中,钻井井深未达到设计要求为例进行分析,如图4。
通过分析查找原因做出鱼刺图,分析出可能的主要原因,针对事故原因进行整改,整改计划见表2。
整改完成后,专职监督要进行复检,各相关人员以此为鉴,杜绝同类事故发生。
1.4 质量控制文档的建立和管理
质量控制文档应当包含有3个部分:质量要求和标准文件;质量控制制度文档以及检查记录;质量事故处理机制和处理记录。对质控文档的管理首先要建立完备的制度并留存文件,以备有章可查。其次对各工序中的检查,都要进行记录作为质控文档的部分,不仅为质量分析提供依据,也为后续项目的运行提供事前预估的借鉴。一旦出现质量事故,要根据因果分析的方法进行操作,不仅要对最终的处理结论进行备案,也要对中间的分析留存资料,所针对的各个因素进行的整改或强化培训也要留存备案。项目结束要对质量控制文档进行分析,总结经验吸取教训,为后续的项目运行提供借鉴。
2 提高基层地震队质量意识
由于地震采集项目的特殊性,施工操作人员大部分是季节性、区域性的临时员工,对地震生产甚至没有接触过。这样就要求我们在加强培训质量标准的同时,强化质量安全意识。同时,要用激励奖惩制度严格规范操作,杜绝习惯性操作和惯性思维,使其认识到质量控制的好坏直接和自身的利益相关。从思想上重视,否则仅靠严格的制度要求无法达到预期目的。要把具体操作人员的质量表现和所有基层管理者,以及地震队管理人员,甚至是项目管理人员的利益相关联,这样才能形成质量控制的气氛,从上至下重视质量控制管理,反馈下去才能更好地做好质量控制,做到可持续的质量管理。
3 质量控制与效率和成本
提高质量控制的密度和频率,会在一定程度上增加成本。这作为项目运作必不可少的一项,需要我们在前期的项目预算中充分考虑,对专职的质量监督提供必要的设备和支持。对项目进行质量控制是更好保障施工成本的支出。我们要纠正质量的控制会影响施工效率的观念,完备的质量控制体系是项目平稳持续的依据,在稳固的质量受控状态下项目运行,才是提高和维持生产高效的正常方式,而在风险状态下,一旦事故发生从而引发后果,将大大降低生产效率和增加施工成本。
4 应用效果
按照这一思路,我们在非洲苏丹6区和17区二维三维地震项目施工中进行应用,无论是中方管理人员,还是外籍雇员在质量意识和控制质量方面有了明显提高,与以往项目相比,强化制度落实、标准化操作,为我们进一步提高项目质量奠定了基础。
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地震分析方法 篇9
1 资料与方法
1.1 一般资料
笔者所在医院2008年5月12日四川汶川县8级地震后收治的57例外伤性脾破裂患者,男24例,女33例,年龄最小4岁,最大61岁,平均36岁。高处坠落伤11例,挤压伤46例。脾破裂程度根据第六届全国脾脏外科学术研讨会制定的Ⅳ级分级法:Ⅱ级12例,Ⅲ级26例,Ⅳ级19例。合并伤病例:肝挫裂伤6例,胸部损伤(肋骨骨折、血气胸)10例,颅脑损伤4例。
1.2 治疗方法
1.2.1 明确诊断以防漏诊
由于地震在短时间内伤员人数较多,为防止漏诊和误诊,本院普外科主任迅速成立专家组,到急诊科参与分诊,对可疑患者立即做B超检查和腹腔穿刺以及时明确诊断。
1.2.2 进行急诊手术治疗
术式根据脾破裂的程度与部位不同而异,其中脾修补1例,脾部分切除2例,脾切除+自体脾组织大网膜移植术21例,其余33病例行单纯脾切除术。
1.2.3 心理辅导
及时了解患者心理状态并进行针对性的专业心理辅导。
1.2.4 做好隔离
对于治疗区,采用紫外线消毒,有患者的帐篷内用3%过氧化氢喷洒。同时加强医疗废物的管理,防止疾病传播。
2 结果
在地震后救治期间,没有漏诊任何一例脾破裂患者,所有脾破裂患者都得到了及时有效的救治,仅有2例患者有不明原因的发热,体温最高38.5℃,口服消炎痛后2天缓解。其余患者均无感染、术后出血、血栓形成和栓塞、胰腺炎、麻痹性肠梗阻及白细胞增多症等并发症。
3 讨论
由于地震在短时间内伤员人数较多,加之地震对道路、医疗基础设施等的破坏,给救援工作带来很大困难。由于病情的多样性、严重性,需同时开展对多个患者的抢救工作,容易引起抢救的无序,若组织不得力,可造成延误病情、治疗错误等严重的后果,为了达到及时正确的救治的目的,必须根据病情进行同种疾病分类救治,尽早开展治疗[2];由于地震造成各种患者较多,短时间内超过医院收治能力,治疗过程中需要大量的药品、血液等,并且多科室、单位的合作,必须有专门的人员负责处理、协调[3,4]。由于地震造成患者的特殊性,早期发现患者,早期恰当地处理直接影响到患者救治的效果。脾破裂会导致失血性休克,若治疗不及时就会导致患者死亡,因此早期发现患者,正确、恰当的处理是救治地震致外伤性脾破裂的关键。在此次救治过程中,为防止漏诊和误诊,本院普外科主任迅速成立专家组,到急诊科参与分诊并与相关科室协调,合作治疗复合伤,从而使患者得到了及时有效的救治。
在腹部闭合损伤中,脾破裂居于首位,占20%～40%[5]。由于脾脏具有免疫功能,成人脾切除后发生凶险性感染(OpSI)在1%左右,而儿童脾切除术后凶险性感染的发生率达5%左右[6],所以在脾破裂的治疗中,为了降低凶险性感染的发生率,出现了许多保脾治疗方案,包括非手术治疗、脾部分切除术、脾修补+脾动脉结扎术、脾切除+自体脾移植术等,但每种手术都有严格的指征,必须以“抢救患者生命为第一,保留脾脏为第二”为原则,在条件允许的情况下尽可能保脾,尤其是儿童。脾损伤手术治疗的术式选择以脾脏破裂的具体情况而定。脾破裂修补术主要适用于小而浅的I～II级损伤;对Ⅱ～Ⅲ级复杂性裂伤,由于出血速度较快,术野显示不清,很难行单纯缝合,首先应结扎脾动脉控制出血,再缝合修补脾脏;对于Ⅲ级脾破裂、局限性损伤,估计保留脾脏能占整个脾脏的1/3以上且有良好的血供的,可行部分脾切除术;对脾中心部破裂,脾门撕裂或有大量失活组织,高龄及多发伤情况严重者,需迅速行全脾切除,如患者生命体征稳定,可加做自体脾移植术。在此次救治过程中,根据脾破裂的程度与部位不同而选择不同的术式,其中脾修补1例,脾部分切除2例,脾切除+自体脾组织大网膜移植术21例,其余33病例行单纯脾切除术,手术均很成功。
由于脾脏具有免疫功能,脾切除术后容易感染,甚至发生危及生命的凶险性感染,因此在帐篷病房控制院内感染的发生是降低外伤性脾患者术后感染率的重中之重。地震后患者住在帐篷病房内,条件差、医疗设施设备简陋,患者多,人流量大,环境被大量的病原菌污染,极易发生院内感染,因此有效的预防措施是控制院内感染发生的关键。笔者在蓬内作好相对隔离的治疗区。紫外线消毒方法是医院环境最基本和最常用的消毒方法,笔者应用正确的、规范的方法进行紫外线灯辐照消毒,保证紫外线消毒的效果[7]。有患者的帐篷内用3%过氧化氢喷洒,过氧化氢对人体危害性小,有研究证实在新建病区、改扩建病区或出现特殊感染病例时,多采用过氧化氢气溶胶喷雾进行空气消毒,效果可靠[8]。同时加强医疗废物的管理,及时清除医疗废物以防止疾病传播。在此次救治过程中,加强了帐篷内的消毒和相对隔离的治疗区的建设,同时加强医疗废物的管理,从而有效的阻止了该批脾破裂患者术后发生院内感染。
由于地震给患者造成心理影响较大,容易引起恐慌、焦虑,会加重患者病情[9],更由于余震不断,持续恐慌,有的患者存在着不同程度的心理障碍,从而降低了患者的抵抗力,因此加强与患者的沟通交流,及时正确的了解患者心理状态,请心理医生对其进行针对性的专业心理辅导,对降低院内感染和提高脾破裂患者的治愈率是很重要的。在此次救治过程中,对脾破裂患者进行了有效的针对性的专业心理辅导,明显减轻了患者的恐慌、焦虑,促进了患者的康复。
摘要：目的 探讨在地震后的紧急情况下,在简易的帐篷内,救治外伤性脾破裂患者的治疗方法。方法 迅速采取措施,加强组织领导,严格遵守医疗规范和常规,严格手术指征,及时地对患者进行心理辅导,因地制宜地进行病房内消毒和医疗废物管理。结果 57例患者中有2例在2年随访期间发生并发症,且该并发症仅有术后发热,其余患者均痊愈出院。结论 在地震后的紧急情况下,在简易的帐篷内,严格遵守医疗规范和常规,能够显著降低外伤性脾破裂术后的并发症。
关键词：地震,外伤性脾破裂,治疗方法
参考文献
[1]王泰信.外伤性脾破裂118例报道.中国现代医生,2007,11:51.
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地震分析方法 篇10
关键词：索桁结构,大跨结构,罕遇地震,非线性动力分析
车辐式张拉结构主要由外压环、内拉环以及介于两者之间的拉索或者索桁架组成, 平面内自平衡, 该结构体型较为新颖, 已在国外 (2009年, 科威特·贾比尔艾哈迈德体育场) 和国内 (2010年, 深圳宝安体育场) [1]相继建成。枣庄体育场索桁屋盖结构体系是在对经典索桁架结构进行改进后得到的, 本文为该类结构的抗震分析提供一种分析方法, 为工程设计提供指导。
1 工程概况
枣庄体育场是目前国内最大的平面椭圆形空间马鞍形索桁结构之一, 效果图见图1。屋盖为索桁结构, 呈马鞍形, 平面投影直径为260 m×233 m的椭圆形, 共有48榀索桁架, 索桁架悬挑长度48.5 m, 索网上覆膜材。为了协调屋面效果及次结构布置, 对典型的索桁架进行改进, 改变上径向索布置, 改为双向交叉。屋盖索网承受屋面荷载, 并传到环梁上, 通过下部“拉花”和26根环向斜柱支撑, 整个结构与建筑造型完美统一。
2 几何模型及边界条件
体育场屋盖计算几何模型见图2, 屋盖为通过张紧上下内环索, 通过上下径向索传递到外压环上, 与外压环三者形成自平衡结构系统。屋面部分由上弦呈菱形网格索网组成、下弦为肋向布置的拉索, 上下内环索之间用飞柱支撑形成双层结构体系。
3 地震分析
3.1 模态分析
首先对体育场整体结构进行模态分析, 得到结构自振特性及自振周期。结构具有刚度和质量是模态分析的基本条件, 柔性索网结构在找形、施加预应力后具有刚度。计算重力荷载代表值, 根据规范活载组合值系数0.5。软件根据密度可计算出结构自重产生的质量, 编制程序将屋面恒载及活载转化为质量进行模态和抗震分析。第一振型见图3。
3.2 抗震分析目标及方法
针对此工程的特殊性, 以期达到以下抗震性能目标:
1) 评价结构在罕遇地震作用下的弹塑性行为, 根据主要构件的塑性损伤和整体变形情况, 对混凝土构件根据损伤因子大小确定结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求。
2) 保证大震下索网及相连节点弹性, 不断索, 环梁及支柱在大震下弹性。
使用ABAQUS软件, 采用非线性隐式动力法进行动力弹塑性时程分析方法。根据文献[3]为了偏于安全混合结构阻尼比取0.03。
3.3 地震波选取
本工程选取的三条地震加速度时程分别为US169a (82.14 s) 和US223a (43.62 s) 两条天然波和一条L755 (60 s) 人工波。其中各地震波的频谱特性曲线见图4, 均与规范反应谱一致。
3.4 大震时程分析
大震时程分析得到各条波作用下各构件内力、位移等, 下面仅取人工波作用下主要构件内力、应力和位移结果如下:
图5表明下环索最大内力为33 500 k N, 根据设计资料单根破断荷载为5 910 k N, 下环索为8根索, 极限承载力为58 560 k N, 结构安全, 根据钢索应力结果可知, 钢索仍然处于弹性阶段。图6可知受压环梁最大应力为228 MPa, 环梁在大震下未屈服。图7可知钢斜支柱最大应力为170 MPa, 均未屈服, 处于弹性阶段。图8可知索网最大位移为0.43 m, 屋盖在大震作用下出现较大抖动, 膜结构变形能力强, 整体满足变形要求。
从以上分析结果构件内力可知, 体育场大震下索网弹性, 不断索, 钢结构都处于弹性状态, 均满足大震抗震目标。
拉花节点区配筋率为3.3%, 中部杆件配筋率2%时大震损伤因子, 增大配筋率后, 拉花损伤情况大为改观, 仅有与地面连接节点区少部分区域损伤因子大于0.8, 大部分结构仍然具有承载能力, 只要加强局部节点区可认为结构安全, 不发生倒塌, 实现大震不倒的抗震目标。
4 结语
利用ABAQUS有限元软件对枣庄体育场结构进行设计及抗震分析, 从计算结果可知, 体育场屋盖结构具有很好的抗震性能, 支撑柱及拉花也能满足抗震性能目标, 可以得到以下结论:
1) 可以利用ABAQUS对体育场索桁屋盖进行找形分析, 施加预应力, 通过调用子程序将荷载转化为质量, 并对恒活载作用后进行抗震分析。
2) 充分利用ABAQUS非线性计算的强大能力进行弹塑性动力时程分析, 可以实现索膜柔性结构大震分析, 得到性能特征, 枣庄体育场屋盖索网及钢结构大震下弹性, 抗震性能较好。
3) 体育场等混合结构大震时程分析, 需要建立整体模型才能真实反映地震波的传递过程, 合理的阻尼比也是该类混合结构抗震分析的关键。
4) 采用基于材料本构的非线性时程性能化分析, 既可考虑各阶频率对结构响应的贡献, 又可清楚看到结构损伤情况及分布。
参考文献
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[3]傅学怡, 高颖, 杨想兵.济南奥体中心体育场大跨空间结构总装分析[J].建筑结构学报, 2009 (S1) :77.
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[5]张云雷, 吴晓涵.某超高层结构的弹塑性时程分析[J].结构工程师, 2013, 29 (1) :47-54.
地震分析方法 篇11
关键词：地震识别应用几何形态地震剖面解释沉积相识别
1地震相的定义
地震相是指沉积物（岩层）在地震剖面图上所反映的主要特征的总和。地震相是由地震反射参数，振幅、频率、相位、同相轴以及反射结构等所限定的三维地震反射单元，它是特定沉积相或地质体的地震响应。地震相的分析和识别法有两种，第一种是用“经典”识别法来判断属于何种地震相。第二种就是应用地震数据处理技术、计算机技术以及一定的数学公式计算方法对地震数据体进行分析和计算，提取出能够反映沉积相变化的属性参数，依据地震属性参数空间变化来区分地震相。
2地震相划分标准
2.1外部几何形态外部几何形态是一个重要的地震相标志。不同的沉积体或沉积体系，在外形上是有差别的，即使是相似的反射结构，因为外形的不同，也往往反映了完全不同的沉积环境。目前常见的外部形态包括席状、席状披盖、楔形、滩形、透镜状、丘形、充填型等。
2.2内部反射结构根据内部反射结构又分为平行与亚平行反射结构（a）、发散反射结构（b）、前积反射结构（c）乱岗状反射结构、杂乱状反射结构、无反射。
3地震相识别法
3.1走时法在数字地震学中，运用走时法识别地震相是一个重要的方法，与模拟地震记录不同的是，数字地震记录可以很方便地在计算机上面绘出。而将地震记录按照不同的比例画出，并将其“叠映”在走时曲线上，或者依据走时数据库，在地震图上自动标出一些震相的可能位置，将使震相的识别变得极为方便。
3.2偏振分析法许多震相的识别依赖于偏振分析。对于三分量数字地震记录，可以方便地进行偏振分析，并依据三分量地震图画出质点运动图。在数字地震记录中，这种操作方法不但变得简便易行，而且精度和可靠性也是很高的。
3.3合成地震图方法在相当多的情况下，波形叠加的行为很难用直观的方法来把握。在一相震相“混杂”在一起的情况下就更是如此。使用合成地震图方法，可以有效地帮助进行震相识别。
合成地震图方法的应用有两种方法。定量方法和定性方法。“定量方法”就是通过调节震源参数和结构参数，使合成的震相的走时、振幅、波形都与观测相符。在确切地论证一个震相的性质时往往需要这么做。“定性方法”则是用一系列合成地震图组成一个地震剖面。在这一剖面上的地震图的走时、振幅、波形等的细节未必都与实际地震图相同，但是通过对这一剖面的整体的分析以及与实际地震图的对照，仍可准确地指出实际记录图上哪个震相在什么位置。由于在分析实际地震图时，对于地球内部结构、震源过程、场地效应和地震波传播效应常常并没有详细的知识，所以在震相识别的工作中，定性方法以及介于定性方法和定量方法之间的方法，反而有更广泛的用途。
3.4频谱分析方法和滤波方法在数字地震记录的分析中可以方便地进行地震波形的频谱分析以对地震波形进行滤波处理，这对震相识别带来极大的方便。因为很多震相都有它的优势频率，如一些在短周期地震仪上发育的震相在长周期地震仪上并不明显；在长周期地震仪上一些很清楚的震相在短周期地震仪上振幅很小。这样，对宽频带地震记录进行适当的滤波处理，就可以针对不同的频段，研究不同的震相的性质。
通过滤波进行震相识别的研究包括两方面。一方面是对数字地震记录进行一系列带通滤波，对滤波后的地震记录进行分析。滤波往往可以起到突出的震相压制其他信号的作用。另一方面是将每一时刻的地震记录的频谱成分画出来，将单一的一道地震记录画成时间-频谱坐标系中的三维图。滤波方法中一个值得注意的问题是，在突出要研究的震相，压制其他信号的同时，往往使要研究的震相发生畸变。其中影响最大的畸变是对一些非因果性的滤波器，滤波之后形成人为的“前驱震相”，这些人为的非因果性的信号并没有任何物理意义。在有些情况下，这种非因果性对震相的识别和到时的量取影响很大，是分析中必须给予关注的。
3.5智能化方法由于数字地震记录是以数字的形式存储在计算机中的，通过对这一离散时间序列的分析和建模，以一些“智能化”的计算工具作为辅助，可以进行一些复杂震相的识别和一些简单震相的快速常规识别。后者在地震快速反应中非常有用。用作辅助的计算工具，从模式识别方法到人工神经网络方法，近年来的发展比较讯速。
4结语
地震相分析是进行沉积相研究的一种强有力的方法，震相的识别是地震学的一个重要问题。在目前一段时间内，它的研究工作具有非常重要的意义。从世界范围说，地震预报仍处于探索阶段，尚未完全掌握地震孕育发展的规律，因此地震相分析研究工作的突破对防震减灾具有更大的意义。
参考文献：
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[2]郑辉，常征，杨文东.深源地震处理软件开发[J].地震地磁观测与研究.
地震勘探方法的创新研究 篇12
1 3.5维地震勘探方法
1.1 3.5维地震勘探
3.5维地震勘探指的是在油气开发过程中, 尤其是在中后期, 结合三维地震与油气勘探开发动态信息, 主要包括地质、地震和测井等信息的一种综合地震勘探方法。
利用高精度三维空间解释结果, 综合油气勘探开发的空间信息, 可建立储层地质信息与油藏开发动态信息之间的相关关系。从技术角度方面来讲, 3.5维地震勘探方法的要求比较高, 需事先地质、地震和油藏等的一体化, 才能解决油气开发中的问题。
1.2 3.5维地震资料的处理
3.5维地震资料主要指单次采集的三维数据, 其主要适用于三维地震数据资料的处理, 在处理流程中采用了高精度成像技术和保持频率、相位和振幅等来提高分辨率的处理方式。其数据处理流程是:
(1) 叠前时频空间域球面所发散和吸收补充技术;
(2) 检波点和炮点的统计预测反褶积;
(3) 地质地震数据资料与地球物理数据资料处理质量的严格控制;
(4) 尽可能消除由于近地表吸收衰减而造成的地震属性性在空间上出现任何的变化, 以此补偿大地吸收衰减;
(5) 彻底消除近地表的子波和名镇在空间上的变化;保持储层的相位、波形和振幅等。
1.3 3.5维地震资料的解释方法
3.5维地震资料解释方法需解决的主要问题也就是油气等开发阶段所存在的问题, 以及预测剩余油气的分布等。而这就需要结合三维静态地震信息数据来进行解释。3.5维地震资料需要解释的内容包括:第一, 标准参考层之下的井和地震信息的界定;第二, 储层构造的演化解释;第三, 储层沉积演化的解释;第四, 储层静态状态下的建模;第五, 油藏勘探开发空间动态信息的解释;第六是三维地震静态和动态信息的综合解释等。
2 新型冲击震源地震勘探方法
2.1 新型地震冲击震源
相关的研究表明, 新型地震冲击震源主要包括高压气体冲击震源和机械冲击震源两种。其中, 高压气体冲击震源有城市型和山地型两种。相比常规的震源, 新型震源的特点主要包括:
(1) 不会受到环境和场地的此安置。新型震源适用于所有需要进行地震勘探的场地, 不仅可以开展纵波反射勘探, 而且可以开展SH波反射勘探。此外, 还可以开展多道瞬态面波的勘探。
(2) 输出的能量比较稳定, 且可以控制, 从而使得每个物理点激发能量可保持最大程度上的一致性。
(3) 弹性波所激发的能量比较大, 且高频分布比较丰富, 频谱的范围也比较大。
2.2 新型冲击震源地震勘探方法的应用
某煤矿采区的二中断区段法发生了一定程度的变形, 而且其波形的形状呈现不规则形态, 出现紊乱和频率降低等特征。这就充分表明该区段是a半充填型或者充填型煤层采空区。
新型冲击震源地震勘探技术的主要适用范围包括煤炭采空区的探测、建设项目施工场地的勘探、城市地震活断层的勘测以及城市地下三维空间双源面波勘探等领域。实践表明, 该方法可取得良好的勘探效果, 通过数字化地震仪器与震源的匹配, 其作用和功能可得到最大限度的发挥, 因此其应用前景非常广阔。
3 应用实例
某煤田在煤层勘探过程中, 需要对区域内地层情况进行调查, 而该区的主要地形地貌包括盆地、河流和丘陵等。需要勘查的面积超过了1万平方千米。
3.1 地震地质条件分析
3.1.1 浅层地震地质条件
该勘查区域地域广阔, 属于第四系表土和冲积物区域, 大部分地区为低矮的山地和丘陵, 浅层属于孙吴组砂砾岩, 处于强风化状态或者半胶结状态, 地表的土层不厚。
而区域的东北角、西南角和西北角等为玄武岩区域, 盖层比较薄, 大部分在3m以下;而在比较陡峻的山地上, 有着厚厚的硬岩层;以此, 这部分的数据资料不容易获取。
3.1.2 中深层地震地质
由于所需勘查的地区处于我国著名的山区地带, 属于松嫩——黑河断陷带的东北部。由于盆地构造而形成的剧烈的地壳运动, 造成区域内盆地内的移动和变形, 火山活动也受到该移动与变形过程的影响, 区域内的波场比较复杂, 因此对深层反射资料的准确性产生较大的影响。
通过上述资料, 我们可以看出, 该区域的勘探选用新型地震冲击地震地震勘探方法比较合适。因此, 笔者结合该区域的具体地震地质资料, 分析新型冲击震源方法的具体应用。
3.2 设备的选用
该区的浅层地震地质条件比较复杂, 而某些地段可能由第四系覆盖, 而部分地段第四系的覆盖比较薄, 基岩在地表的裸露情况比较严重, 因此试验所需的设备主要有:成孔钻机、沙陀钻机和柴油钻机等。
对于第四系覆盖比较厚的区域, 而且其潜水面比较浅的地段, 那么井深试验应当从4m以下的深度开始, 最大的井深为8m, 因此药量需要3kg以上。
利用新型冲击震源地震探测方法, 结合勘探区域的地震资料和地质资料, 分析了该区的地质情况, 从而为该区的煤炭勘探开发提供了足够的技术支撑。实践表明, 新型冲击震源勘探方法的应用效果比较好。
4 结语
地震勘探方法目前广泛应用于油气勘探开发和地质资源勘探开发中, 可有效解决勘探开发中所遇到的各种“疑难杂症”。在本文中, 笔者结合自身的理论知识和工作实际, 介绍了集中常见的地震勘探方法, 并就如何把其创造性应用于油气勘探等领域提出了建议和措施。希望本文有助于提高我国油气等资源的勘探开发整体水平。
参考文献
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[2]孙秀荣, 毛建伟, 刘洋等.基于新型冲击震源的地震勘探技术的应用[J].科技与财富, 2010 (4)
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