基岩弹性刚度对土层地震反应的影响

将基岩上均匀、各向同性土层的地震反应,简化为置于弹性支座上的一维剪切梁模型进行分析。将地震激励假定为白噪声谱,在随机边界激励下,主要探讨了土层与基岩2种介质间的波阻抗比、波速比、土层厚度和阻尼特性对土层地震反应的影响。计算结果表明,对于一定的土层厚度,在一定阻尼比条件下,土层和基岩的阻抗比小到一定程度时,可以将基岩假定为刚性约束,而误差可以控制在一定的范围内。     

场地类型对反应谱平台值的影响

文中在总结一些学者研究基础上,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,合成不同加速度峰值和特征周期加速度时程曲线共28条,将其作为土层地震反应分析的输入地震动,选取和构造了四种场地类型的225个土层剖面,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的设计反应谱的平台值.基于统计分析...     

用强震记录检验深厚土层小应变下一维等效线性化土层地震反应

本文以强震记录为基础,通过土层地震反应计算得到了地表加速度与加速度反应谱,对比研究了由强震记录得到的地表加速度以及由地表加速度得到的与土层地震反应相同阻尼下的加速度反应谱.结果表明:在高频段与中频段,用一维等效线性化计算得到的土层地震反应加速度值与反应谱值比地表实测得到的加速度记录值与加速度反应谱值偏低;但在低频段,计...     

昆明盆地土体动力参数对土层地震反应影响研究

土动力参数是土层地震反应分析的重要参数之一,且具有较强的区域性特点。本文统计分析昆明盆地区域内101个场地的94组粉土和167组黏土的动三轴试验数据,并通过土层地震反应分析计算,与袁晓铭的推荐值和《工程场地地震安全性评价工作规范》(DB001-94)中给出的规范值做对比。结果表明:三种不同的土动力参数存在较大差异,对土层地震反应分析结果亦有较大的影响,随着超越概率的降低,对峰值加速度、反应谱和特征周期的影响更加明显;统计的土动力参数与实际值对应的土层地震反应分析结果较接近,因此统计的粉土和黏土土动力参数在昆明盆地具有一定的代表性和适用性,在Ⅱ、Ⅲ级工程场地地震安全性评价工作中具有一定的借鉴和参考作用。     

基于反卷积干涉法的土层地震反应特性研究

美国阿拉斯加安克雷奇德兰尼公园的土层地震反应观测台阵建有6个井下观测点和1个地表观测点, 每个观测点设置一个三分量加速度传感器, 该台阵建成后记录了多次地震事件. 本文通过反卷积地震干涉法对这些地震记录进行土层反应分析, 根据该分析结果提取土层结构的等效剪切波速和阻尼比. 所有层位的地震记录对地表记录的反卷积波形均反映出在土层中传播的上、 下行波, 其上行与下行至每一层的时间差别明显. 根据每一层的到时差, 确定土层中的等效剪切波速和分层等效剪切波速, 该结果与现场土层等效剪切波速测试结果吻合较好; 根据等效剪切波速计算出的土层卓越频率, 其一致性亦较好; 根据上、 下行波的峰值分析确定该场地土层的等效阻尼比, 也与软土的阻尼比经验值相当. 这些参数为后续的土层反应模拟和土结相互作用研究奠定了良好的数据基础. 结果表明, 反卷积干涉法能够用于土层反应分析和土层地震反应特性的提取.      

土层地震反应中软弱夹层对加速度反应谱的影响

为了研究土层地震反应中软弱夹层对加速度反应谱的影响,本文构造了多种包含不同厚度、不同位置软夹层的土层结构,通过国内地震安评通用的ESE软件进行计算、分析。研究结果表明,软夹层的厚度、位置、输入地震动的幅值等对加速度反应谱均有不同程度的影响,上部含有软夹层的土层结构能造成反应谱出现双峰现象,引起加速度反应谱特征周期变大。本文研究结果对软土地区工程抗震设计有一定参考价值。     

关于利用一维波动理论计算土层地震反映传递函数的计论

对利用一维波动理论计算土层地震反应时，将基岩假为具有自由边界的半无限空间，输入地震记录，计算传递函数，进而计算土层的表震反应这一方法步骤的合理性进行了讨论。理论推演表明，从基岩面输入地震记录和计算传递函数时，应当考虑基岩和上覆土层的相互作用影响。     

地基土的随机地震反应的一个解法

利用连续线性系统的随机振动理论,研究非均匀地基土层地震的动力反应问题。假定土层的剪切模量随深度线性变化,得到土层的最大位移反应的均值和方差。引入结构微分算子,采用模态叠加法进行反应分析,与普通的分离变量法相比较,此方法概念明确、步骤简单。     

岩溶场地地表地震动特性研究

对典型岩溶场地进行土层地震反应分析,并与非岩溶场地土层的地震反应进行对比,研究岩溶场地地表地震动的基本特性,为岩溶区工程场地地震动参数的确定提供参考。实例研究表明:与非岩溶场地的土层地震反应相比,岩溶场地土层对地震波的放大效应较强,地表地震动的频率偏高;当岩溶场地中发育有土洞时,地表地震动加速度峰值比不含土洞的岩溶场地要大。     

天津软弱土场地土层地震反应实例分析

对场地土层地震反应分析的主要方法进行介绍,在天津软弱土场地（Ⅳ类场地）上分别采用等效线性化和逐步积分的方法进行土层反应,并把土层反应得到的结果与天津地区Ⅳ类场地上的实际强震记录对比,发现等效线性化方法适用于天津软弱土场地土层地震反应。对软弱土场地土层地震反应结果进行分析,把该结果与GB50011—2010《建筑抗震设计规范》中相应的参数进行对比,分析两者之间的差别,为天津软弱土场地的抗震设防提供合理的建议。     

天津地区覆盖层土动力学参数统计分析

收集天津地区近年来有代表性的具有完整土动力学参数作为实验数据的地震安全性评价报告66份,用两种统计方法按不同深度统计分析粉质黏土、黏土、粉土、砂土、淤泥质土等的实测土动力学参数,给出动剪切模量比和阻尼比平均值。选取2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算。结果表明,本文得到的统计2值在天津地区具有一定的代表性和适用性,与实测值结果更为接近。对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,可参照统计2结果进行分析计算。     

瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析

在地震荷载作用下,自由场地会产生土体侧向变形和地表响应放大现象。由于土体的高度非线性,计算自由场地地震响应时,不同的阻尼比及剪切模量取值是造成其计算结果与试验结果相差较大的原因之一。目前动力计算常采用瑞利阻尼方法,其系数取值会在一定程度上影响计算结果。选用两模态简化瑞利阻尼系数计算方法,分析土体阻尼比及控制频率的取值对计算结果的影响,对比离心机模型试验,利用开源有限元平台OpenSees,采用适合于土体动力分析的多屈服面本构模型(PDMY),建立剪切梁模型模拟三维自由场地,并分析瑞利阻尼参数对自由场地地震响应和侧向变形计算结果的影响。结果表明,针对相对密度为60%的Nevada干砂,阻尼比为4%、控制频率比为5时,场地响应计算结果与试验结果较为符合。综合分析显示场地非线性响应时域计算时,应特别注意选用的瑞利阻尼参数值。     

Centrifuge modeling of seismic response of layered soft clay

Centrifuge modeling is a valuable tool used to study the response of geotechnical structures to infrequent or extreme events such as earthquakes. A series of centrifuge model tests was conducted at 80g using an electro-hydraulic earthquake simulator mounted on the C-CORE geotechnical centrifuge to study the dynamic response of soft soils and seismic soil–structure interaction (SSI). The acceleration records at different locations within the soil bed and at its surface along with the settlement records at the surface were used to analyze the soft soil seismic response. In addition, the records of acceleration at the surface of a foundation model partially embedded in the soil were used to investigate the seismic SSI. Centrifuge data was used to evaluate the variation of shear modulus and damping ratio with shear strain amplitude and confining pressure, and to assess their effects on site response. Site response analysis using the measured shear wave velocity, estimated modulus reduction and damping ratio as input parameters produced good agreement with the measured site response. A spectral analysis of the results showed that the stiffness of the soil deposits had a significant effect on the characteristics of the input motions and the overall behavior of the structure. The peak surface acceleration measured in the centrifuge was significantly amplified, especially for low amplitude base acceleration. The amplification of the earthquake shaking as well as the frequency of the response spectra decreased with increasing earthquake intensity. The results clearly demonstrate that the layering system has to be considered, and not just the average shear wave velocity, when evaluating the local site effects.     

基于等效线性化方法的一维土层地震反应通用计算程序对比

基于等效线性化的一维土层地震反应计算是目前国内外普遍采用的方法,国外的SHAKE91、DEEPSOIL和我国的LSSRLI-1即是根据这一方法编制的通用计算程序。本文采用这3个程序进行了不同地震波、不同输入地震动幅值下不同场地类型的土层地震反应计算,并对三者的结果进行了全面的比较分析。结果表明:①SHAKE91和DEEPSOIL程序的计算结果完全相同;②当土层最大剪应变均采用时域计算时,LSSRLI-1程序的计算结果与SHAKE91和DEEPSOIL程序基本相同,但有微小差别,其原因是:在基于等效剪应变通过离散形式的剪切模量和阻尼比随等效剪应变变化的关系曲线确定等效剪切模量和阻尼比时,DEEPSOIL和SHAKE91采用的插值方法与LSSRLI-1不同;③当LSSRLI-1程序采用频域经验关系计算土层最大剪应变时,特别是在强地震动输入下得到的土层地表加速度峰值和加速度反应谱与另外两个程序的计算结果有差别,且土层最大剪应变随着输入加速度的增大出现较大的差别。因此,本文建议:当采用LSSRLI-1程序计算土层地震响应时,应使用程序中的时域解方法代替以往默认的频域经验关系方法。     

饱和软土自由场地地震反应特性振动台试验

为了解软土自由场地地震反应特性,开展饱和软土自由场地地震反应特性大型振动台模型试验。分别从模型体系自振特性、震陷位移及不同土层深度测点的加速度、动孔压比等动力响应指标方面,较为深入和全面地分析饱和软土自由场地地震反应规律、破坏机理。同时还分析模型箱的"边界效应"以验证试验土箱的合理性、有效性和测试仪器性能,并由此进一步确定模型地基有效工作区域。研究表明:(1)地震动作用下,饱和软土自由场地特征频率降低,阻尼增大;(2)饱和软土自由场地对水平输入地震波具有短周期滤波、长周期放大效应,且强震作用下地基失效并表现为减隔震作用;(3)饱和软土自由场地动孔压比优势区域位于浅埋土层,并随着输入地震动强度的增大,该区域动孔压比优势逐渐减弱。该研究可为非自由软土场地试验研究提供必要的技术经验。     

北京地区粉质粘土土动力学参数的统计分析

土动力学参数即土的动剪切模量比和阻尼比,对土层地震反应分析结果有重要影响。本文首先选取了北京地区2001年以来,地震安全性评价报告中20份具有完整土动力学参数的实验数据,统计分析了粉质粘土的实测土动力学参数,给出了粉质粘土在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比平均值;然后,选取了2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算,并对比分析了本文得到的统计值与典型工程场地的实测值、袁晓铭的推荐值和DB001—94规范的推荐值对土层地震反应分析计算结果的影响。分析结果表明,本文得到的统计值在北京地区具有一定的代表性和适用性,对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,本文的统计结果在实际的地震安全性评价工作中可供参考使用。     

Strain-threshold- and frequency-dependent seismic simulation of nonlinear soils

A one-dimensional equivalent linear method (EQL) is widely used in estimating seismic ground response. For this method, the shear modulus and damping ratio of inelastic soil are supposed to be frequency independent. However, historical earthquake records and laboratory test results indicate that nonlinear soil behavior is frequency-dependent. Several frequency-dependent equivalent linear methods (FDEQL) related to the Fourier amplitude of shear strain time history have been developed to take into account the frequency-dependent soil behavior. Furthermore, the shear strain threshold plays an important role in soil behavior. For shear strains below the elastic shear strain threshold, soil behaves essentially as a linear elastic material. To consider the effect of elastic-shear-strain-threshold- and frequency-dependent soil behavior on wave propagation, the shear-strain-threshold- and frequency-dependent equivalent linear method (TFDEQL) is proposed. A series of analyses is implemented for EQL, FDEQL, and TFDEQL methods. Results show that elastic-shear-strain-threshold- and frequency-dependent soil behavior plays a great influence on the computed site response, especially for the high-frequency band. Also, the effect of elastic-strain-threshold- and frequency-dependent soil behavior on the site response is analyzed from relatively weak to strong input motion, and results show that the effect is more pronounced as input motion goes from weak to strong.     

Statistical Analysis of the Dynamic Parameters of Silty Clay in the Beijing Area

Soil dynamic parameters, including dynamic shear modulus ratio and damping ratio, have important effects on the results of layered soil earthquake response. In this paper, the mean parameter values of silty clay in different depths are obtained after statistical analysis of the experimental soil dynamic data from 20 recent site seismic safety evaluation reports in the Beijing area. Furthermore, based on two typical engineering sites, the influence of four different soil dynamic parameters, the statistic mean values, experimental values, values recommended by Yuan Xiaoming, and the values recommended in the code for seismic safety evaluation of engineering sites ( DB001 -94) are analyzed. The result shows that mean statistical values are applicable to seismic safety evaluation work in the Beijing area, especially for some inter-layered silty clays whose undisturbed soil samples are hard to obtain.     

厚层淤泥质粉质黏土的动力特性参数对地表地震动参数的影响

以天津滨海某软弱场地为例,在不同强度不同相位的地震动时程输入下,用等效线性化技术考虑土的动力非线性特性,计算水平成层场地的地震反应,研究天津地区厚层淤泥质粉质黏土的动剪模量比和阻尼比与剪应变幅值的关系曲线的变异性对深软场地地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:(1)在阻尼比较均值加减一倍标准差对地表地震动参数变化影响不大;(2)在动剪模量比均值增加或减1倍标准差,对2%超越概率水平下地表峰值加速度影响显著,对应地表峰值加速度可能增加或减小20%~30%,其地表反应谱谱型也有变高变瘦或变矮变胖的趋势;(3)在动剪切模量均值减1倍标准差时,对10%超越概率水平下的地表峰值加速度的影响比较显著,减小幅度在15%左右,反应谱也存在变矮变胖的趋势;在动剪切模量均值加1倍标准差时,对10%超越概率水平下的地表地震动参数影响不明显;(4)在动剪切模量或阻尼比均值加减1倍标准差时,对63%的地表地震动参数影响均不明显。