罗斯海陆架位于全球最大冰架——罗斯冰架与南太平洋之间,有着南极最为活跃的冰川-海洋相互作用、冰川地质作用和海底构造岩浆活动,对其进行冰川-海洋-海底多圈层相互作用的多学科探测研究可为南极,乃至全球气候环境变化历史及其趋势的模拟研究提供有力的支持。本文围绕罗斯海冰盖历史和罗斯冰架现状,分析总结了相关方面的探测研究现状和认识:(1)已有科学计划开展了陆架裂谷构造、火山岩浆活动和天然气水合物分布以及冰盖及冰架进退历史的探测研究,但冰川进退与海底构造活动之间关系还鲜有研究;(2)陆架沉积层序、向外生长、内倾超深和三大冰蚀槽显示了强大的冰川地质作用,但这种地形地貌的重塑作用模式还没有构建,尤其是冰盖接地线控制陆架生长的机理有待解剖;(3)在陆架和海槽两个不同尺度上,模拟显示存在西部冰融水净输出、东部绕极流暖水净输入的特点,但这种流系的时空分布规律及其与冰架不稳定性之间的关系缺少观测研究;(4)已有冰架上地震仪和近岸水听器监测显示,来自太平洋方向的地震、火山、海啸和风暴的机械作用不利于罗斯冰架的稳定性,但缺乏展示动力传递和衰减规律的沿冰蚀槽、乃至陆架范围的声景监测。为此,建议布设地学和海洋学综合观...

【目的】我国季冻区交通网在地震带上的占比持续增大，有必要研究冻融循环与地震动双重作用对寒区隧道洞口段的影响。【方法】通过水热力三场耦合控制方程获得衬砌背后冻融圈内随时间变化的冻胀荷载，一并与自重应力近似考虑为初始地应力，将地震荷载等效为各质点的体积力，考虑冻融循环对冻融圈内土体强度与衬砌力学参数的影响，采用拟静力法研究寒区浅埋隧道洞口段地震响应规律。【结果】无论冻结与否，不易察觉的墙脚部位最易进入塑性，仰拱呈现内拉外压的受力特征，顶部拱圈、侧面曲墙等部位受力均匀且较小。地震对衬砌的影响均表现出破坏的可能性随冻融时间（次数）的推移而增大，尤其以墙脚内侧压应力区最为明显。受统计方法约束，冻融前10 a衬砌的地震响应较弱，从冻融第15 a开始洞口段衬砌地震稳定性有了较明显的劣化。【结论】相较于冬令期，融化期发生地震时隧道结构的稳定性更差。在全球气候变暖的背景下，更应深入研究寒区隧道洞口段融化期的地震响应规律。

冰川地震学结合了冰川学和地震学的综合优势,形成一门年轻的交叉学科.冰震是指冰川运动和破裂过程中产生的振动,包括从微小的嘎吱声到相当于7级地震的突发性破裂或滑动.当前,根据冰震发生的位置以及发生机理的不同,将冰震大概分为五类:冰川表层破裂、冰川终端崩解、冰内水力压裂、冰腔水流震荡、冰层基底黏滑.冰震研究除了可以采用传统地震学方法外,也可以结合GPS、数值模拟、冰川物性等多学科综合方法来研究,进一步可以探究冰崩的发生过程及危险性评估.本文回顾了国内外冰川地震学的研究进展,介绍了我国研究人员在青藏高原地区开展的冰川地震研究工作,综合探讨了冰川地震对天然地震研究的启示.

本文综合木里地区已有地质、地震、钻井、测井资料,对冻土区天然气水合物储层进行了识别与预测。综合裂缝指示因子(the factor of fissure,FF)、有机质指示因子(the factor of carbon,FC)、钙质指示因子(the factor of calcareous matter,FCa)和水合物指示因子(the factor of gas hydrate,FH、FHD)4种指示因子,形成了利用测井资料进行冻土区天然气水合物识别的方法;根据地震资料频谱分析计算能力系数,在能量系数剖面上,含天然气水合物层段能量系数表现为"高—低—高"的特征。测井资料水合物储层指示因子和地震资料能量系数在冻土区天然气水合物储层识别中的应用,为冻土区天然气水合物资源评价提供技术支撑。

在地震荷载作用下,桩基在土层界面处易出现变形和应力集中,该现象在冻土与其他土层的界面处尤为明显,是导致冻土覆盖场地桩基失效重要原因。EPS材料(发泡聚苯乙烯)具有改善应力集中和减压的作用,在工程中被广泛用作路基填料。为评价EPS材料的减振性能,本文将EPS材料用作桩身和冻土层间的保护层,进行了振动台模型试验及数值计算。并进一步地在数值计算中探讨塑性材料的减振效果。结果表明,EPS材料能降低冻土覆盖场地中桩的应变、剪力、压力的峰值,具有良好的减振性能。塑性材料降低剪力、压力的性能更强,且效果随材料横截面积增大而变得更好。

多年冻土塑性形变特性是理解其应力响应性态及过载退化的关键,也是近年来冻土工程和岩土工程学科研究领域的热点问题。基于三轴试验测得9%、12%和15%含水量条件下-1℃、-2℃多年冻土弹性模量、黏聚力和内摩擦角等土层物理力学参数,建立典型铁路路基模型,分析天然地震荷载作用下多年冻土区铁路路基在温度升高、强度退化作用下的塑性形变规律。结果表明:随着温度升高冻土强度退化,-1℃的塑性形变大于-2℃各坡脚、路基中心处的塑性形变;左右坡脚处塑性形变具有对称性分布规律;典型铁路路基试验土层地温由-2℃升高到-1℃,9%含水量试验土层塑性应变左坡脚放大3.5倍、右坡脚放大4.9倍,12%含水量试验土层塑性应变左坡脚放大1.6倍、右坡脚放大2.5倍。多年冻土退化条件下12%含水量的试验土层表现出良好的稳定性,在同等受力条件下塑性变形增长最小。

总结了当前场地地震反应分析的计算方法与发展现状,得到寒区场地中由于冻土层结构的存在会对地震动的传播和场地的地震反应产生影响的结论。土体在冻结过程中其强度与刚度会显著增强,在地震过程中冻融土层界面的容易发生滑移破坏,并对场地地震反应和地震波的传递特征具有较大影响,是冻土场地地震反应分析中应当考虑的关键问题。鉴于当前场地地震反应计算方法不能模拟该界面的滑移特征的局限性,建议构建冻土场地地震反应计算新方法,并阐述了构建该方法所需要开展的基础性研究工作。

随着经济技术的高速发展,综合管廊这一新兴地下结构越来越多地出现在城市基础建设中。以包头地区综合管廊的实际工程为依托,利用FLAC3D有限差分软件,对冻土场下综合管廊的地震响应进行了初步研究。模拟结果表明,在冻土场下综合管廊的中隔墙及板墙节点处应力最大,冻土层会一定程度地抑制土体及管廊顶板的横向变形位移,初步揭示了冻土场下综合管廊的动力特性,为后续抗震设计提供依据。

在分析青藏铁路沿线多年冻土区土层波速基本特征的基础上,结合室内动三轴有关冻土动力学特性的试验结果,使用该地区50年不同超越概率的人造基岩地震波作为输入地震荷载,对青藏高原多年冻土区地震动特征进行分析。冻土区地震反应计算考虑了气候变化和工程活动引起多年冻土温度升高、活动层厚度增大的背景,获得了不同活动层厚度条件下冻土场地的放大效应及冻土区反应谱特征周期变化情况。在此基础上,选取多年冻土区典型填土路基结构,运用非线性动力有限元方法,进行地震荷载作用下的动力响应分析,量化非线性有限元计算和一维地震动力计算结果的差异,以及不同剖面位置加速度峰值分布特征。研究结果表明:地表峰值加速度放大倍数随着活动层厚度的增加而增加,而且活动层处于融化状态下的加速度放大倍数要大于冻结状态。活动层处于融化状态下,场地特征周期较冻结状态下稍大。并且场地特征周期随活动层厚度的增加而出现增长趋势。冻结状态下场地特征周期为0.32s,而融化状态下场地特征周期最大可以达到0.38s。研究还发现,由于路基本体的构筑,使得地震荷载作用下能量在路基下伏土体内出现集中,路基下方土体在同样的地震荷载作用下更容易进入塑性破坏状态。

在分析青藏工程走廊冻土波速基本特征基础上,结合室内动三轴有关冻土动力学特性的试验结果,考虑不同超越概率的人造地震荷载作用,对青藏高原多年冻土场地地震动特征进行分析。冻土场地地震反应计算考虑了气候变化和工程活动引起多年冻土温度升高、活动层厚度增大的背景,分别对不同冻土场地条件地震动特征进行分析,明确了活动层厚度、融冻状态及冻土层厚度等因素对冻土场地的加速度放大效应、地基土应变及反应谱特征周期变化特征。研究结果表明,尽管地表峰值加速度放大系数随活动层厚度增加而增加,然而活动层土体厚度及状态的变化不足以改变场地的固有特性,对场地特征周期影响不明显。场地的固有特性随着冻土层厚度的变化而发生变化,冻土层厚度对地震动放大效应的抑制作用随着输入地震荷载的增大越为明显。冻土层厚度对场地特征周期值影响较大,场地特征周期随着冻土层厚度增加呈对数增大趋势。