基于宁洱6．4级地震地震动衰减及场地土层分析

基于宁洱6.4级地震的实际地震台网观测数据,结合云南分区地震动特性,以回归分析的方法对此次地震中地震动大小进行衰减分析,以此衰减到场地基岩的理论地震动值,通过一维场地土层地震反应技术分析,得出场地结构物的地震动大小输入,以期为震害分析做出数据支撑。     

场地放大系数的理论解答

场地系数是各个国家和地区规范中考虑地震动场地效应的关键指标,决定着各类工程结构设防水准,但国内外规范就此存在显著差别。采用土层–基岩理想场地模型,导出了土层场地与参考基岩场地地震动响应定量关系解析表达。提出了场地放大系数一般规律,并通过数值模拟验证了其可靠性,在此基础上对国内外规范场地系数的合理性进行检验。结果表明:土层场地地震动响应与参考基岩场地相比,在全频域空间恒定表现为放大,场地放大系数随场地变软整体表现出增大趋势,这与美国新规范场地系数取值和规律一致;中国规范中软场地系数取值严重偏于保守,强烈地震动作用下软场地系数小于1的现象不合理,中国规范Ⅳ类场地系数普遍小于Ⅲ类的取值方案有待商榷。     

实际地震下核电站场地地震反应非线性研究

基于已公布的日本2007年新潟县中越近海地震期间柏崎-刈羽核电站布设的强震动观测台阵获得的加速度记录,对实际地震中观测到的场地不同深度的地震动记录生成阻尼比为5%的加速度反应谱,通过对不同土层地震加速度反应谱和单位谱比的比较和分析,研究地震作用下土层场地的非线性反应程度,并摸索土层场地对地震动传播的影响规律。     

地震场地的综合评定方法

本文给出了一个考虑场地土层的刚度、覆盖土层厚度及软弱夹层、液化土层等因素对场地地震动影响的综合评定方法。该方法根据场地土层的刚度和覆盖土层的厚度，按模糊评判方法确定场地指数μ值，并建立μ值与设计地震反应谱的关系。当场地指数确定时，就可确定用于抗震设计的反应谱。对于场地土层中含有软弱夹层或液化土层的情况，本文还给出了考虑这些影响因素，对场地指数或设计地震动参数进行修正的方法。     

考虑海域衰减特性的日本相模湾海底场地放大研究

为研究海底场地放大特征,选取日本相模湾地区6个海底强震台站和附近23个陆地台站,共188次地震的8199条地震动记录;采用广义反演法研究了海域与陆域数据反演震源位移谱的一致性;借助非参数广义反演法不受传统衰减函数形式限制的优势,分析了衰减函数的特征,反演了日本相模湾地区海域品质因子;最后分离并研究了海底台站的场地放大效...     

考虑行波效应的三维河谷场地长周期地震动响应分析

选取3条典型的基岩长周期地震波和两条常见的普通地震波,分别进行了一致输入和行波输入作用下某河谷地形场地的三维有限元地震反应分析,利用等效线性化方法考虑了土体材料的非线性特质,并对比了长周期地震波和普通地震波作用下场地反应的差异.分析结果表明,无论是一致输入还是行波输入,长周期地震作用下场地水平向加速度反应均大于普通地震...     

基于NGA模型的汶川地震区地震动衰减关系

基于汶川地震 64 个余震强震动记录数据,结合 NGA 衰减关系模型以及一维场地非线性反应模型,应用基于最大可能性估计的统计算法,对峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及不同周期的加速度反应谱进行了衰减关系研究。得到了汶川地震区基岩场地以及各类土层场地的地震动衰减关系。与其他人的研究成果对比,表明 NGA 模型衰减关系估计的基岩场地地震动相对较低,而估计的土层场地地震动相对较高。     

基于我国现行规范场地划分标准的中小震地震动峰值加速度衰减关系

搜集了美国西部近几年的中小地震记录1 321条以及场地钻孔资料,震级范围为M(3.5~6.5),根据钻孔资料将美国西部地震记录,按照我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的规定进行场地分类,统计得到了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的地震动峰值加速度的衰减关系并分析了其特点。通过将Ⅰ类场地地震动峰值加速度的衰减关系与前人研究的基岩场地衰减关系对比,发现Ⅰ类场地得到的水平和竖向PGA衰减曲线与前人研究的基本一致。由此说明只要场地类别一致,使用不同地区同类场地的中小震记录进行地震动参数研究是可行的。结果为我国的中小震峰值加速度估计提供了依据。     

地震动时-频特性对土层场地地震反应的影响

地震动非平稳特性对土层反应有重要影响。为了能够近似定量控制基岩地震动输入特性,文章首先基于时-频包线函数建立能够表征地震动频率非平稳特性的地震动拟合方法;然后选择3条主频率变化不同的加速度记录,引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性,设计了用于土层地震反应分析的三种输入方案,拟合完成42条加速度时程;最后,采用非线性场地反应计算方法对三类土体模型进行计算,分析基岩地震动频率非平稳性对地表PGA和加速度反应谱的影响。结果表明:(1)文章基于时-频包线函数建立的地震动拟合方法能够近似定量控制目标地震动强度与频率非平稳特性,可用于基岩地震动输入的拟合;(2)当基岩地震动主频率变化显著时,不考虑频率非平稳则存在低估地表地震反应的风险,且场地越硬、基岩峰值越大,低估程度越显著;(3)地震动频率时变特征对土层地表反应谱高频部分(2～5Hz)的影响与地震动高频成分集中的时间和土层性质相关:当基岩地震动高频成分集中在强震段时,采用仅考虑强度非平稳的拟合方法可在较硬场地得到相对保守的结果;(4)地震动频率随时间的变化对反应谱放大系数的影响与场地类型和反应谱周期有关,当基岩峰值较大时,对...     

黄土地区场地条件对地震动放大效应影响研究

汶川Ms8.0特大地震在甘肃黄土灾区局部场地的震害和地震动具有明显的放大效应。通过在该区布设的地形调查流动强震动观测台阵,获取了同一山体不同高程的余震加速度记录,结果呈现出山顶记录到的峰值加速度大于山腰,而山腰记录也略大于山脚的规律。为了进一步分析黄土地区地震峰值加速度的放大机理,运用地脉动观测手段调查了其局部场地条件,得到了山体不同高程的卓越频率。并以典型黄土塬为背景,运用二维等价线性时程响应动分析法对不同覆盖层厚度和不同坡度的黄土塬进行了地震荷载作用下的动力响应分析,分析了不同条件下的山顶和山腰的地震峰值加速度放大特征。结果表明,地震峰值加速度放大效应和黄土覆盖层厚度及黄土边坡坡度有直接的关系。数值计算结果与实际震害观测吻合较好,证实了黄土覆盖层厚度和坡度是峰值加速度放大的重要因素。     

An analytical model for far-field response spectra with soil amplification effects

The seismic shear waves in the far field could be harzadous due to soil amplification. As such, the seismic risk needs to be reassessed for buildings on soft deposits with fundamental periods close to that of the soil. This was tragically demonstrated in the September 1985 Mexican earthquake. This paper proposes an analytical model which uses an accepted geophysical model incorporated with an amplification model to predict the acceleration response spectra for such cases. The proposed analytical model is more reliable than the statistical models which are accurate in areas where there is an abundance of seismic data or when specific influence of local ground condition is not important.     

易液化深厚覆盖层地震动放大效应台阵观测与分析

基于美国加州Caltrans/CDMG的两个井下台阵加速度记录,从时域和频域分析了百米级易液化深厚覆盖层在不同地震下的地震动放大效应,揭示了地震动从基岩向覆盖层传播的4个重要特征:(1)加速度放大效应受土层深度影响,近地表20~30 m以内放大效应突出;(2)地震动三分量的放大效应具有方向性,水平向与竖向地震动放大效应差异显著;(3)基岩加速度呈现"小震放大、大震衰减"的规律;(4)加速度放大规律与频率相关,深厚覆盖层放大频带较宽。初步分析了造成上述放大效应的可能原因。在此基础上,基于平面波动假设提出了考虑层间波阻抗比放大和传播路径衰减的深厚覆盖层加速度放大效应简化函数,改进了1/4波长法的参数取值,并结合自由表面效应,对前述台阵记录的放大效应进行了估算,发现无论时域还是频域,预测结果与实际观测都较接近。本文研究成果可为深厚覆盖层液化判别和抗震设计的加速度选取提供理论依据和简化分析方法。     

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。     

考虑侧向变形的软土地基非线性沉降计算的简化法

软土地基侧向变形占总沉降的比例大,通常的计算方法采用有侧限的一维压缩状态下的压缩模量应用于分层总和法来计算,这样的方法不能反应侧向变形对总沉降的影响,而规范方法则在该方法计算结果的基础上乘以1.1~1.7的经验系数,以修正计算误差。但经验系数的选取具有较大的人为性。为此,在广义胡克定律的基础上推导出可考虑侧向变形的计算方法,把软土地基沉降分为有侧限的压缩沉降S_c和侧向变形产生的沉降S_d两部分,前者采用传统的e–p曲线分层总和法计算,后者采用基于e–p曲线和邓肯–张(Duncan–Chang)本构模型的概念求取非线性割线模量E_p应用于分层总和法计算,这样就可以由e–p曲线进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算。另外,鉴于工程中初始孔隙比e_0和压缩模量Es1-2(压力为100 kPa和200 kPa对应的压缩模量)是常用的参数,相对稳定且可较好反映软土的特性,建立了由e_0和E_(s1-2)求e–p曲线和e–lgp曲线的方法,从而可以求出不同应力水平下的压缩模量Esi,由Esi进行S_c和S_d的计算,实现可由初始孔隙比e_0和压缩模量E_(s1-2)进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算,为工程计算带来极大的方便。最后通过案例说明方法的可行性。     

软土地区深基坑支护设计分析

软土地区深基坑开挖是基础和地下工程施工中一个综合性岩土工程难题。通过一个典型的工程实例加以说明，给出了具体的地质资料和设计参数，对同类的基坑支护设计具有一定的借鉴作用。     

长周期抗震设计反应谱衰减指数与阻尼修正系数研究

对基于地震惯性力的绝对加速度谱和基于滞回恢复力的拟加速度谱进行差异解析,分析了长周期地震动拟加速度谱的衰减指数及其阻尼修正系数谱的变化规律。筛选长周期分量丰富的破坏性浅源强震数字化记录,通过弹性反应谱分析研究拟加速度动力放大系数谱的特征周期、两个下降段的衰减指数以及阻尼修正系数。分析结果表明：基于结构承载力的抗震设计谱应以基于滞回恢复力的拟加速度谱进行标定,以基于惯性力的绝对加速度谱标定对大阻尼比长周期结构的抗震设计偏于保守。拟加速度谱与绝对加速度谱在长周期段的衰减规律不同,大阻尼比长周期段拟加速度谱衰减速度较快。阻尼比0.05的标准抗震设计谱在第一和第二下降段采用形式简单的1/T和1/T²的规律衰减是合理可行的,无需通过修正衰减指数获得基于拟加速度的大阻尼比抗震设计谱。长周期地震反应谱的动力放大系数有显著的场地效应,以Ⅱ类场地为参考,Ⅰ~Ⅳ类场地效应系数分别取0.9、1.0、1.1和1.2较合适。地震动长周期分量对结构阻尼修正系数有很大的影响,基于拟加速度谱与绝对加速度谱的阻尼修正系数在长周期段有显著的差异。结构算例验证了长周期结构建议设计谱的衰减指数与阻尼修正系数取值的合理性。