建筑场地剪切波速测试数据统计分析

选取乌鲁木齐市典型的394个钻孔的剪切波速测试数据,根据乌鲁木齐市传统的工程地质分区方法,对剪切波速测试数据进行了分区统计及分析,得到了城市不同地质区域主要地基土的剪切波速测试数据与土层深度的经验公式。该公式可对缺少波速测试数据的工程建设场地提供参考。     

地震基岩面的选取对深厚场地地表地震动参数的影响

地震基岩面的选取对场地设计地震动参数取值的合理性有重要影响。以苏州城区的钻孔剖面为研究对象,选取剪切波速介于400~800 m/s的9个土层顶面作为地震基岩面,采用等效线性方法考虑土的非线性特性,采用一维波传法分析地震基岩面的选取对地表地震动特性的影响。结果表明:1地表峰值加速度PGA随地震基岩面剪切波速的增大而增大,PGA的增大幅度随输入地震动强度的增大而减小;2地表加速度反应谱放大系数?谱谱值也随地震基岩面土层剪切波速的增大而增大,且?谱谱值随输入地震动强度的增大而减小;对于中强地震的近场地震动作用,基岩面深度对周期小于1.0 s的?谱谱值的影响较大;而对于特大地震的远场地震动作用,基岩面深度对周期小于4.0 s的?谱谱值均有较大影响;3远场地震动作用时的?谱谱值明显大于近场地震动作用的?谱谱值;4取剪切波速不小于700m/s的土层顶面为地震基岩面较为适宜。     

建筑场地类别划分应注意的问题

阐述了建筑场地类别划分中双参数的物理意义,对建筑场地类别划分存在的问题进行了评述,指出土层等效剪切波速不能用来划分场地土的类型,也不宜将土层等效剪切波速值进行场地平均。     

软弱土层对中欧场地划分影响的比较

针对场地中存在软弱土层的多种情况,对中、欧场地划分的差异进行比较。通过对一般场地、20 m深度范围内含软弱夹层场地、20 m深度以下含软弱土层场地的剪切波速的计算,依据中国设计规范GB50011—2001、欧洲设计规范Eurocode 8分别进行场地划分。通过比较分析发现,Eurocode 8的场地分类对20 m深度范围内软弱夹层厚度的反应比GB 50011—2001更敏感,对20 m深度以下软弱土层厚度的考虑比GB 50011—2001更细致,建议中国抗震规范应进一步考虑软弱土层的影响,且将计算深度由20 m进一步向下延伸。     

区域场地近地表速度结构建模研究

近地表速度结构是全面考虑城市区域场地地震效应,精细模拟地震动场及建筑群震害的基础。针对复杂交错沉积的区域场地,建立了先基于工程地质先验信息限定交错土体边界,利用序贯指示模拟求解各类交错土体空间概率分布,再依据剪切波速与工程地质结构的空间相关关系,借助序贯高斯模拟构建波速结构模型的方法;在搜集分析钻孔波速资料基础上,构建了哈尔滨市区场地三维速度结构模型;通过与工程地质剖面的定性对比分析、剪切波速-埋深统计关系和实测波速的定量比较,验证了方法的可行性。结果表明:构建的三维工程地质模型具有空间预测能力,能够反映区域场地工程地质结构特征,构建的剪切波速结构模型与工程地质结构有很好的相关性,适用于模拟随深度减小剪切波速增大的复杂场地结构。本文模型更利于根据详细岩土类型给定地震反应分析中的非线性动力学参数。     

剪切波速的变化对场地地震动参数的影响分析

选取太原盆地几个相同场地类别的工程场地地质勘探及土层剪切波速等资料,把剪切波速实测值按5%,10%,20%比例进行放大和缩小,并设立了多种计算模型,分析了剪切波速的变化对场地地表地震动参数的影响,得出了一些有价值的结论。     

哈尔滨季节性冻土场地特征参数研究

为研究季节性冻土场地冻结期和非冻结期的动力学特征参数及地震动差异,通过哈尔滨场地地脉动单点三分量观测,对比分析不同季节的地脉动特征,采用地脉动单点H/V谱比法研究冻结土层对场地卓越频率、放大因子、等效剪切波速以及场地类别的影响,提出一种冻土层厚度的估算方法。结果表明:冻结土层使地脉动水平分量卓越频率增大,对竖向分量卓越频率的影响不明显;冻结期场地卓越频率增大的幅度除了与覆盖层厚度呈负相关外,还与场地表层刚度有关;冻结土层使场地放大因子减小,减小幅度与覆盖层厚度不相关,与场地表层刚度有关;通过场地剪切波速资料、地脉动H/V谱比卓越频率变化值,便可估算出冻土层厚度;冻结土层使观测场地的等效剪切波速vs_(20)平均增加13%,vs_(30)平均增加11%;vs_(20)的增加未引起Ⅱ类场地类别发生变化,使vs_(20)接近250m/s的Ⅲ类场地变成Ⅱ类场地;vs_(30)的增加没有引起D类场地类别发生变化。     

深厚松软场地卓越周期与地面峰值加速度的空间变异特征:以苏州为例

基于区域地震构造与活动性特征,苏州存在遭遇近场中强地震、中远场强地震和远场大地震影响的风险。根据250 m深钻孔信息与111个不同深度原状土样的动三轴试验结果,采用修正Matasovic本构模型描述土的动剪切模量折减和阻尼比增长特性是适宜的。基于393个钻孔的剪切波速资料,以剪切波速不小于700 m/s的岩土层为地震基岩,采用集中质量模型非线性分析法进行钻孔土柱地震反应分析,提出了场地卓越周期的弱震预测法,给出了场地卓越周期和地面峰值加速度(PGA)的空间变化特征:(1)在近场中强地震、中远场强地震和远场大地震的基岩弱震动作用下,场地卓越周期等值线图的空间变异性相似,但PGA放大系数等值线图的空间变异性与基岩地震动特性密切相关。(2)基岩峰值加速度小于0.1g时,PGA的大小主要取决于基岩峰值加速度;反之,基岩地震动频谱特性的影响不可忽略。     

安宁河河谷及邛海地区土层场地对地震动的放大作用

场地土层对地震动的影响研究一直是地震工程研究的主要问题之一。利用汶川地震中安宁河及邛海周边地区6个台站记录到的主震的加速度时程,采用传统谱比法研究了5个土层台站所在场地对地震动的放大作用,研究结果表明:1该区场地对地震动的放大作用与工程地质分区有着很好的相关性,不同的工程地质分区对地震动的放大效应不同,按放大作用大小排序,邛海湖滨平原亚区(Ⅲ3)邛海洪泛平原亚区(Ⅲ_2)安宁河平原区(Ⅱ)山麓坡洪积亚区(Ⅰ_2)中山基岩亚区(Ⅰ_1)。2工程地质分区为山麓坡洪积亚区(Ⅰ_2)的场地对地震动低频分量没有放大作用,但是对地震动高频成分放大作用显著。3工程地质分区为安宁河平原区(Ⅱ)的场地对地震动低频和高频都有放大效应,并且高频放大作用大于低频,并且3个分量放大作用在低频和高频表现不同,低频时地震动放大效应UDNSEW,高频时地震动放大效应EWNSUD。4工程地质分区为邛海洪泛平原亚区(Ⅲ_2)的场地对地震动低频和高频放大作用都非常显著,并且放大系数最大值所在的频带都在1 Hz左右,且放大最大值相差不大。5对于工程地质分区为邛海湖滨平原亚区(Ⅲ_3)的场地对地震动低频和高频放大作用都有放大效应,放大系数较大,且放大效应显著频段分布较宽。     

城市建设引发场地土变异的剪切波速试验分析

对大规模的城市建设行为,在当前振动源越来越多的情况下,总结了分析城市建设荷载的表现形式及其导致的场地土结构、性状的变化,得出场地土动力参数与剪切波速关系,测试研究场地土在不同密度、含水量、应力状态下剪切波速的变化情况,探讨了城市建设引发的场地土层动力特性变异规律,并与建筑场地打桩前后剪切波速变化的工程实例进行了对比分析。试验结果表明,地面建筑、地下工程、地下水开采等城市建设行为,造成了土体的密度、含水量以及应力变化,场地土剪切波速发生变更,引起场地土动力特性变异,整体或局部改变了建筑场地类别。建筑场地抗震设计应该适当考虑大规模城市建设引发的场地土动力特性变异对抗震参数取值的影响。     

远场大地震作用下深软场地设计地震动参数研究

针对苏州城区典型地层剖面，建立大尺度深软场地的二维精细化非线性有限元分析模型，研究了大地震远场地震动作用于深软场地的设计地震动参数。结果表明：①大地震远场地震动作用时的深软场地地表地震动峰值加速度（PGA）明显大于人工波作用时的地表PGA，输入地震动特性、土介质的横向不均匀性及其非线性，使不同地表位置的PGA存在明显的变异性；②深软场地的地表设计地震动参数α_max，β_max和T_g值远远大于现行国家规范或标准的取值，且β_max随地震动水平的提高而增大；③沿土层深度的PGA折减系数，对深度5 m以浅土层可取1，对深度35 m以深土层可取0.65，对中间深度土层可线性内插；④苏州深软场地土的最大剪应变幅值出现在土层深度10 m附近的窄带区域内，且中震、大震水平时，深度10～20 m的土介质处于弹塑性变形到大变形的过渡阶段，对该深度的地下结构，尤其是细长地下结构的抗震不利。对于类似苏州城区的深软场地，应充分考虑远场大地震效应的影响。     

沉积相和深度对第四纪土动剪切模量和阻尼比的影响

依据苏州第四纪地层特点,使用GCTS循环三轴试验仪对取自典型钻孔剖面100 m以浅的40个原状土样进行了剪应变10~(-5)~10~(-2)量级的动剪切模量和阻尼比试验,研究了土的沉积环境、深度和土类对土体的规准化动剪切模量比G/G_(max)和阻尼比λ的影响。当剪应变g1×10~(-4)时,G/G_(max)折减很小,土体处于非线性弹性状态。沉积相、土层深度和土类对苏州第四纪地层土的G/G_(max),l与g关系曲线的影响有明显差异。相同沉积相的同类土,土层深度越深,G/G_(max)随g增长而衰退越慢,l越小;深度相近的同类土,滨海相土比河泛相土具有更为明显的非线性,而滨海相土的l略高于河泛相土。沉积相相同、深度相近时,粉砂、粉质黏土、黏土的G/G_(max)随g增长而衰退的速率依次减慢;应变水平相同时,粉砂的l最小,粉质黏土的次之,黏土的最大。     

Influence of site conditions on seismic design parameters for foundations as determined via nonlinear site response analysis

Site conditions, including geotechnical properties and the geological setting, influence the near-surface response of strata subjected to seismic excitation. The geotechnical parameters required for the design of foundations include mass density (ρ), damping ratio (β_s), shear wave velocity (V_s), and soil shear modulus (G_s). The values of the last three parameters are sensitive to the level of nonlinear strain induced in the strata due to seismic ground motion. In this study, the effect of variations in soil properties, such as plasticity index (PI), effective stress (σ′), over consolidation ratio (OCR), impedance contrast ratio (ICR) between the bedrock and the overlying strata, and depth of soil strata over bedrock (H), on seismic design parameters (β_s, V_s, and G_s) was investigated for National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) site classes C and D, through 1D nonlinear seismic site response analysis. The Morris one-at-a-time (OAT) sensitivity analysis indicated that β_s, V_s, and G_s were significantly influenced by variations in PI, while ICR affected β_s more than it affected V_s and G_s. However, the influence of H on these parameters was less significant. It was also found that variations in soil properties influenced seismic design parameters in soil type D more significantly than in soil type C. Predictive relationships for β_s, V_s, and G_s were derived based on the 1D seismic site response analysis and sensitivity analysis results. The β_s, V_s, and G_s values obtained from the analysis were compared with the corresponding values in NEHRP to determine the similarities and differences between the two sets of values. The need to incorporate PI and ICR in the metrics for determining β_s, V_s, and G_s for the seismic design of foundations was highlighted.     

渤海浅层沉积物剪切波速与深度的相关性分析

剪切波速是工程场地地震安全性评价最重要的参数之一.本文应用大量渤海浅层沉积物的剪切波速实测数据,利用最小二乘法通过三种模型探讨了不同土质类型的剪切波速与深度的关系,给出了不同土质类型的剪切波速与深度拟合最佳的统计公式.并与<构筑物抗震设计规范>的推荐公式在某一海域工程场地的测试结果进行对比分析,结果表明:本文所建立的统...     

基于等效线性地基的某工业厂房抗震分析

以某生命线工程工业厂房为例,采用等效线性化方法近似考虑地基的非线性特性进行厂房抗震分析,并将计算得到的楼层反应谱作为对比参数,与线性地基假定条件下抗震分析结果进行对比,结果表明:对于剪切波速较低的厂址(剪切波速小于400m/s),线性地基假定条件下厂房地震响应明显大于等效线性地基下的结果,而当地基剪切波速较高时(剪切波速约为1 100m/s),两者计算结果相近,分析结论可为今后建构筑物抗震设计提供参考。     

顺流向正弦脉动风作用下矩形柱体的空气动力学特征

在正弦脉动风作用下,采用三维大涡模拟(3D LES)研究了截面宽高比为5∶1矩形柱体的非定常空气动力学特性。对比均匀流作用下柱体表面压力系数的风洞试验值与数值计算结果,二者吻合很好,验证了3D LES的计算精度。首先分析了来流波长对柱体表面平均再附长度的影响,发现当来流波长处于(0.25~5)λ_s0(λ_s0为自然涡脱的波长)范围时,平均再附长度随来流波长的增加而增加。而当来流为长波脉动(波长不小于5 λ_s0)时,平均再附长度与均匀流下基本一致。在短波脉动(波长不大于0.25λ_s0)来流作用下,平均再附长度与来流波长无关,但明显较长波来流的短。柱体表面平均压力系数受脉动风的影响与平均再附长度的变化一致,再附长度的减小引起平均压力系数曲线的斜率、最大吸力和分离点平均压力系数均有所增大。另一方面,柱体表面脉动压力系数随来流波长的增加而减小,对于短波(波长小于0.5 λ_s0)脉动来流,表面脉动压力系数与驻点脉动压力系数的比值与来流条件无关。此外,当来流波长处于(0.375~1.33)λs0范围时,尾流的漩涡脱落频率刚好等于来流脉动频率的一半,即出现了顺流向正弦脉动流作用下漩涡脱落的锁定现象。     

基于自钻式旁压仪的残积土原位力学特性试验研究

残积土属区域性特殊土,准确获得其力学性质指标是各类工程场地地基处治及承载力评价的必要条件。针对典型花岗岩残积土层,在20 m深度范围内开展自钻式旁压试验,获得表征土体原始水平应力、强度与刚度的相关指标,类比分析深度与水平方向土体力学性质的差异性,并论证了土体刚度在不同应变水平下的衰减规律。结果表明,该场地浅层土体刚强度指标差异性较大,存在明显的风化壳,导致剪切模量及变形参数沿深度呈先减小后增大的趋势;土体割线剪切模量Gs,切线剪切模量Gt随剪应变变化关系具有明显的非线性特性,在小应变范围(γc≤0.3%)内Gs,Gt快速衰减,在γc=2.0%~3.0%时,趋于平稳,采用非线性分析方法得到的模量值较为合理,认为在该类场地工程设计中,剪切模量的选取宜基于自钻式旁压试验结果,根据不同应变水平确定,采用线性割线法得到的剪切模量Gur偏于冒险。同时发现,小应变时剪切模量值相对于土体差异较为敏感,为准确获得土性参数,可适当增加浅层土体测试数量。