三种土层结构反应谱特征周期的统计分析

本文人工合成了若干条能够反映不同地震动特征的基岩加速度时程,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。选取了若干个软弱夹层分别在底部、中部和顶部的场地剖面,利用工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地类别,3种土层结构在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的特征周期。给出了不同土层结构在统计意义上的反应谱特征周期的平均值,并通过与正常剖面反应谱特征周期的比较给出了不同场地类别,3种土层结构的反应谱特征周期的影响系数。本文的研究结果对进一步考虑场地分类具有一定的意义。     

三种土层结构反应谱平台值的统计分析

本文以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,通过调整加速度峰值和特征周期来人工合成数百条加速度时程曲线,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。在若干有工程意义的场地剖面中,选取和构造了部分软弱土层分别在底部、中部和顶部的三种土层剖面,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的平台值。在统计分析的基础上,给出了不同场地三种土层结构的反应谱平台值的平均值。通过与正常剖面的反应谱平台值比较,给出了三种土层结构的反应谱平台值的影响系数。本文的研究获得了一些有意义的成果。     

两种表层土剪切波速等效方法对比研究

等效剪切波速是确定场地类别进而得到地表设计地震动参数的重要依据之一,不同等效方法的可靠性对比研究对工程建设的地震安全意义非常。调整典型人造场地、274个实际工程场地计算深度内的剪切波速排列顺序,讨论走时等效剪切波速(vse)以及周期等效剪切波速(vs T)二者对不同土层结构场地的灵敏性;对比采用vse、vs T两种指标对收集整理的200多个场地的场地分类结果,讨论vse、vs T两者在场地分类方面的一致性;放缩各场地模型各土层剪切波速,直至vse达到分类临界值,计算各场地的vs T。结果表明,计算深度内土层结构改变,vs T随之改变,而vse固定不变,即vs T相对于vse更能灵敏的反映土层结构对地表地震动参数的影响;利用vse、vs T两个指标对实际工程场地的分类结果具有高度的一致性,vs T作为场地类别的划分指标具有一定的合理性和有效性;vs T的计算结果比vse偏大,当vse达到临界值时,vs T很好的呈现为正态分布,以此得到二者统计意义的转化值。     

场地条件对地震动参数影响的关键问题

场地条件对地震动的影响很大,在地震动幅值（如峰值加速度）和频谱特性（如反应谱特征周期）的变化上均有体现,而我国现行抗震设计规范没有考虑不同场地条件下地震动峰值加速度和加速度反应谱平台值的变化。本文介绍了我国现行抗震设计规范中场地类别的划分方法、场地对地震动参数值的规定和存在的问题。详细分析了土层结构、覆盖层厚度等场地条件对地震动峰值加速度和反应谱的影响,以及已经取得的研究成果。最后,就场地分类、影响地震动参数的场地条件、地震动参数随场地条件调整的方法等,提出了有待进一步研究的问题。     

场地土层模型参数的地震动记录反演方法

考虑场地土层不同物理参数的综合反演,改进了水平与竖向谱比(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio,简称HVSR)混合全局优化反演方法,进一步通过土层的S、P波波速、厚度、泊松比、密度和S、P波品质因子等土层参数反演的敏感性分析,形成了可同时反演场地土层厚度及剪切波速的混合全局优化反演方法.以美国GVDA和日本IWTH27竖向强震动观测台阵为例,分别以理论HVSR及加速度观测记录获得的HVSR曲线为目标,反演获得了场地浅层速度结构,并与观测台阵场地钻孔揭示的土层模型进行比较,验证了发展的反演方法的合理性和适用性.本文研究表明,基于地震加速度记录的HVSR全局优化反演方法是获取场地土层速度结构的一种有效的途径.     

兰州黄土场地地震动参数量化研究

为了进一步了解土体性质(Q3和Q4黄土)和土层厚度对黄土场地地震动效应的定量影响规律,利用等效线性化波动分析方法,在总结了兰州地区不同年代黄土波速值随土层变化的基础上,结合具体的黄土动力学参数及现场波速测试成果,开展黄土场地在不同性质黄土覆盖条件下地表峰值加速度PGA和黄土场地特征周期Ts等指标变化特征的场地地震反应计算。本文在考虑50年超越概率分别为63%,10%,2%的兰州人造地震波荷载作用下,探讨了不同性质黄土覆盖层的影响,并进一步建立了不同条件下黄土场地地震动反应谱特征周期计算公式。研究结果表明:黄土的性质和厚度对地表放大系数影响较大,随着土层厚度的增加,地表峰值加速度放大系数具有非线性的特点,整体上随土层厚度的增大而增大。在两种性质黄土覆盖条件下,反应谱特征周期变化规律相同,呈对数变化特点。随着土层厚度增大,反应谱特征周期不断增大,增长速率逐渐减小。     

区域场地分类方法研究综述

大量破坏性地震震害调查结果表明:松软土层场地上的震害情况要比坚硬岩石场地上的震害情况更加严重,在一定区域范围内不同类型场地上震害差别也较大,因此场地放大效应及区域场地分类的研究逐渐成为地震工程领域关注的热点问题。随着高精度地形地貌数据及地理信息处理软件的逐步完善,区域场地分类方法的研究迅速发展。本文重点介绍了基于地形条件、地貌条件、地质条件及综合条件的场地分类方法,对各方法的优缺点进行探讨,并分析了其在使用时应注意的重点问题。     

西昌市场地剪切波速与土层深度经验关系

收集了西昌市已有的土层钻孔资料及有关报告,在此基础上踏勘布置了具有一定代表性的钻孔,逐个进行了剪切波速度的测定。对所有的剪切波速资料进行了整理,通过回归分析方法给出西昌市场地不同土类剪切波速与土层深度的关系式,为西昌市防震减灾规划土层地震反应分析提供土层的背景资料和分析依据,同时,也为西昌市以后的地震危险性、建筑工程场地分类以及抗震设防小区划提供有意义的参考资料。     

场地划分中存在的问题及建议

针对现行建筑抗震设计规范中场地分类方法面临的场地分类物理含义不明确,各类场地的界限容易引起设计地震动参数发散等问题进行了探讨并给出解决建议。针对场地分类物理含义不明确的问题,在现行场地分类方法的基础上,根据场地覆盖层厚度和等效剪切波速,对场地进行分层次分类:第一层次与现行的分类相一致,以场地基本周期为基础,根据覆盖层厚度进行分类;第二层次在第一层次分类基础上进一步考虑场地软硬程度,根据等效剪切波速进行亚分类。根据目前对厚软场地地震灾害及地震动特性的研究,并结合大量长周期建筑结构的经济建设发展现状,对场地分类进行了扩展,由原来的四大类扩展到五大类,同时明确各分类界限,尤其是Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ类场地的界限由原来的开放式进行有限化,有效地避免了由场地分类导致的设计地震动参数发散的问题。      

不同谱拟合方法对场地地震反应的影响研究

在结构的抗震分析中.为使地震波的加速度反应谱能够与目标谱拟合,提出了不同的谱拟合方法。由于场地条件影响结构场地的危险性分析及结构反应分析,因本文旨在研究不同谱拟合方法对场地地震响应的形响。根据某实际场地的目标反应谱选择14条实测地震波,对时城修正方法和频域修正方法对场地地震反应的影响进行了评估,且选择了循环应力比率和场地放大系数以及有限滑动位移等参数来表征场地的地震反应。研究表明,使用时域修正方法与频域方法会使循环应力比率比放缩方法略微减少,而场地放大系数基本一致。对于有限滑动位移而言,在较浅的土层,放缩法所得到的有限滑动位移略大,而对于较浅的土层,则得到位移较小。     

海域不同类别场地地震动参数变化规律研究

基于海域场地分类标准,选取南海海域实测钻孔作为计算模型,同时人工构造部分钻孔计算模型,对126条不同特性地震动输入下5种类别场地计算模型开展土层反应分析计算,分析不同地震动输入下不同海域场地峰值加速度和特征周期变化规律.结果表明,场地类别和地震动输入强度显著影响峰值加速度放大系数和特征周期,场地土越软,地震动输入强度越...     

Modeling of spatially correlated,site-reflected,and nonstationary ground motions compatible with response spectrum

Seismic risk analysis and mitigation of spatially extended structures require the synthesis of spatially varying ground motions in the response history analysis of these structures. These synthetic motions are usually desired to be spatially correlated, site reflected, nonstationary, and compatible with target design response spectra. In this paper, a method is presented for simulating spatially varying ground motions considering the nonstationarity, local site effects, and compatibility of response spectra. The scheme for generating spatially varying and response spectra compatible ground motions is first established for spatial locations on the ground surface with varying site conditions. The design response spectrum is introduced as the “power” spectrum at the base rock. The site amplification approach is then derived based on the deterministic wave propagation theory, by assuming that the base rock motions consist of out-of-plane SH wave or in-plane combined P and SV waves propagating into the site with assumed incident angles, from which tri-directional spatial ground motions can be generated. The phase difference spectrum is employed to model ground motions exhibiting nonstationarity in both frequency and time domains with different site conditions. The proposed scheme is demonstrated with numerical examples.     

2017年九寨沟MS7.0地震场地特征分析

场地条件对地震动具有较大影响, 研究不同场地条件下的地震动特征对地震动的校正具有重要意义。 本文以九寨沟地震为例, 收集了66个台站的198条三分量强震观测记录和SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)公里格网的DEM(Digital Elevation Model)数据, 从多个角度对场地特征进行分析。 首先根据坡度法使用DEM数据对九寨沟特征进行了场地分类, 然后讨论了不同场地类型下的加速度时程、 加速度反应谱、 地震动衰减等地震动特征。 研究表明, 缺少实测资料的情况下, 地形坡度可以作为Vs30(地表以下30 m范围的平均剪切波速度)的一种替代指标, 利用坡度法可以较快速地对场地进行分类; 利用强震观测记录能够从多角度对台站的场地特征进行分析, 不同场地类型对地震动影响不同, 其中, 土层对地震动具有明显的放大效应。 该结论可以为地震动结果的校正提供依据。     

Site correction of ground motion in Fujian area

On the basis of the interpretation of the high-resolution satellite remote sensing images, in combination with the data of engineering geological exploration and shear-wave velocity testing, the site category-zoning map of FJ area with the scale of 1:200,000 is generated according to the site classification standard of “Code for Seismic design of Buildings” of China (GB50011 2010). By the method of Probabilistic Seismic Hazard Analysis, we obtain bedrock seismic ground motion parameters of five recurrent periods (50, 200, 500, 1000, and 2500 a) of FJ area. By using the 617 typical soil layer structures of the site classifications in FJ area, we build seismic response models of soil layers and make seismic response analysis, then obtain the statistic sample space of site amplification factors, which possess reasonable distribution and sufficient data. Considering the distribution characteristics of The Quaternary Strata in FJ area, according to the statistic zoning (mountains and coastal areas respectively) and site classifications as well as the level of bedrock importing ground motion, the site magnification-factors of ground motion in FJ area are obtained by classification statistics.     

土层结构对地表加速度峰值的影响

本文在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上，选取和构造了若干有代表性的典型场地剖面，利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法，计算了不同场地在三种不同强度的地震动输入下的地表加速度峰值反应。分析研究了覆盖层厚度、软土层的埋深与厚度等对场地地表加速度峰值的影响，得到了一些有意义的结论。     

Soft Soil Site Characterization on the Coast of Yantai and Its Effect on Ground Motion Parameters

INTRODUCTION ThetrainferryharboratSitudiinYantaiisakeytransportationinfrastructurewhichlinks NortheastChinaandSouthChinainthecoastalarea.Topographically,theengineeringsiteislocated inacoastalplainandthereliefisflatandcoveredwithathicksoilstratumwhichiscom…     

川滇区域高频地震动地形效应初探

历次强震表明:局域起伏地形对由高频地震动起决定作用的震害存在显著影响。忽略场地浅表土层的影响,凸起地形场地震害高于凹陷地形。然而,由于地形效应影响因素的复杂多样以及公认地形效应表征模型的缺失,已有的宽频带地震动模拟与预测方法并未考虑高频地震动地形效应,这可能导致对地震动时程及参数的错误估计。为此,本文利用当前较具代表性的地形效应量化表征模型,初步分析了川滇区域高频地震动的地形效应。首先,给出了基于量化表征模型的区域高频地震动地形效应计算分析方案;其次,完整地阐述了该方案在川滇地区的应用,并结合漾濞地震震害考察结果初步验证了川滇高频地震动地形效应分析结果的可靠性;最后,讨论了分析结果的局限并给出其应用于宽频带地震动模拟与预测方法中的初步建议。