基于反演基岩地震波的场地调整系数估计

基于KiK-net台阵中73个台站的一维土层模型和从不同地震中筛选的262条地表加速度记录,按照峰值加速度的分档标准和场地分类原则,将这些记录分成了28组.采用一维土层地震反应分析的等效线性化方法,反演计算了基岩输入加速度.通过分别计算各组基于有效峰值加速度EPA的场地放大倍数,并得到了各类场地的有效峰值加速度的调整系...     

单一均质土覆盖层厚度对地表峰值加速度和反应谱平台值的影响

选择粘土、粉土、砂土、砾石4类土场地构造了140个单一均质土剖面,输入峰值分别为50、100、150、200、300 Gal的各3条人工合成地震动时程,使用一维等效线性波动法,进行了土层地表地震反应计算,并对计算得到的地表峰值加速度和反应谱平台值做了统计分析和讨论.结果表明:不同土类地表峰值加速度和反应谱平台值随覆盖层增大达到最大值的厚度不同;不同幅值的基底输入,不同土类的覆盖层情况下,地表峰值加速度相对于基岩值加速度的放大倍数并不具有规律性,同是Ⅱ类场地,中软和中硬场地土条件下放大倍数的差异也是明显的.     

山东地区地震动峰值加速度场地效应的定量分析

地震动峰值加速度场地效应研究在地震区划、地震预警及震害快速评估等方面有着广泛的应用前景。收集整理了2004—2012年山东地区2630个地震安全性评价工程的相关资料,包括场地类型、覆盖层厚度、钻孔剪切波速、自由基岩和土层表面地震动峰值加速度计算结果。利用上述资料计算得到了每个工程场地的场地效应放大因子和场地指数;采用回归分析方法,对场地效应放大因子与基岩峰值加速度、场地指数之间的关系进行了研究并得出了三者之间的定量统计表达式,实现了场地效应放大因子的连续取值。结果表明,场地效应放大因子与基岩峰值加速度之间为线性负相关,与场地指数之间为非线性相关。     

考虑场地特征的强震地面运动参数的统计分析

本文利用笔者所收集的133条国内外重要强震加速度记录进行统计回归分析,得到反映强震地面运动最大峰值加速度、峰值速度、峰值位移、有效峰值加速度及持续时间衰减规律的回归公式。这些记录中所含七级以上大震、震中距小于20公里的近场记录和基岩上的记录较过去许多研究者用以进行统计的记录要多。统计样本中各类数据的分布比较合理。采用场地等效固有周期(以下简称场地固有周期)取代常用的场地分类形式进行统计,在一定程度上克服了场地分类标准不明确的缺点。场地固有周期依据地质钻探资料计算,从而能比较准确地反映与场地特征有关的强震地而运动衰减规律,为实际工程应用提供可靠的经验公式。     

覆盖层厚度对反应谱峰值的影响

在研究多个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了若干典型场地剖面,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,计算了各剖面在不同基底地震动输入的反应谱值及地表加速度峰值,分析了覆盖层厚度对反应谱峰值及峰值周期、地表加速度峰值和放大倍数的影响,得出了一些有意义的结论。     

深厚软土场地基岩地震动反演——以天津波为例

根据天津波地表加速度记录和相应实测场地钻孔资料,采用等效线性化方法模拟土体非线性,进行了深厚软土场地基岩地震动反演,研究了频率截断对深厚软土场地基岩地震动反演的影响,为天津波地表加速度记录提供了相应的基岩地震动输入。研究表明:不同截断频率情况下,反演得到的基岩地震动峰值和反应谱曲线形状均相差悬殊,但反演后再正演所得到的地面运动与原地表记录相比,加速度时程曲线形状和峰值大小、反应谱曲线形状和峰值大小均非常接近;可根据工程需要对地表加速度记录进行不同频率的截断,反演得到所需强度的基岩地震动。     

Analysis of Influence Characteristics of Site Ground Motion in Ya'an Area,Sichuan

为分析雅安地区场地结构引起的震动特性,选取该地区重大安评项目中的实际测试钻孔进行场地地震反应分析,采用等效线性化方法,并以NGA强震记录为输入,开展场地反应计算,在全面分析该地区场地地震特征的基础上,以峰值速度为参数指标,研究场地条件引起的峰值速度放大效应。研究结果表明,雅安地区场地卓越周期约为0.2 s,自振周期为0.2 s的建筑结构破坏相对严重;随着基岩峰值加速度的增大,峰值速度呈增大趋势,峰值速度与峰值加速度变化趋势并非完全一致,分析场地效应时应考虑多种地震动参数的变化规律;不同地震输入下峰值速度放大系数为1～1.8;峰值速度放大系数k_v在不同强度基岩输入下,大致呈随等效剪切波速的增大而减小的趋势,软土场地更易引起场地峰值速度的放大,这种现象在芦山地震中较为明显。     

北京地区中硬场地对地震动加速度反应谱的放大效应研究

当前,合理确定地震动峰值加速度与反应谱特征周期是工程场地地震动参数确定工作的主要内容。本文以北京地区典型中硬场地为研究对象,分析场地条件对不同周期地震动反应谱值的影响。首先,计算不同震级、震中距条件下的基岩地震动加速度反应谱,合成基岩输入地震动时程;再利用110个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析中硬场地条件对不同输入环境下的地震动加速度反应谱值的放大效应。结果表明,中硬场地对高、中频震动放大效应明显,尤其是对0.2-0.5s周期段地震动加速度反应谱值的放大倍数大多在1.3以上;场地覆盖层厚度变化对不同频段地震动加速度反应谱值的放大倍数所产生的影响是不同的,与场地自振周期的相关性很强;在不同的地震动输入环境下,中硬场地对不同频段地震动加速度反应谱的影响是不同的,这一结论对实际的抗震设防工作具有一定参考价值。     

对比分析中国有关场地条件对设计反应谱最大值的影响

对国内有关场地条件对设计反应谱最大值影响的研究现状作了介绍,对不同研究者所采用的研究方法和得出的结论进行了对比。通过对比发现了4点不同:1)场地类别划分标准不同;2)所用地震记录来源不同;3)地震动强度的划分依据不同;4)在计算场地系数时所参照的场地类别标准也不同。同时,发现中国规范中Ⅳ类场地的范围过于小,有必要进行调整。综合上述分析,提出用峰值加速度来表示地震动强度,按照Ⅱ类场地的峰值加速度来进行分组,以有效峰值加速度EPA作为计算标准更加合理。利用真实的地震记录,根据各个台站的地质剖面图,按照中国现行的场地类别划分标准对所得到的场地进行类别划分,通过计算不同类别场地的EPA,结合这些分析结果,建议了用于不同类别场地设计反应谱最大值的一组经验系数     

地震动强度及频谱特征对场地地震反应分析结果的影响.

通过收集整理235个实际钻孔资料并建立了2820个计算工况,运用一维波动等效线性化地震反应分析方法,基于不同类别场地条件,研究在不同强度、频谱特性的地震动输入形式下,场地条件对地表地震动参数影响,重点考察地表峰值加速度的变化特征及规律,并对计算结果进行了统计回归分析,给出了不同场地类别条件下地表峰值放大倍数的一般经验值.由于我国现行抗震设计规范中,没有考虑地震烈度或地震动强度对设计反应谱的影响,也没有考虑地震动频谱特性对地表峰值的影响,因此,本文的研究成果可为未来修订抗震设计规范提供参考依据.     

基岩输入时程随机数对场地峰值加速度的影响研究

研究基岩输入时程随机数对场地峰值加速度的影响,对核电厂设计地震动参数的合理确定具有重要意义。本文选取了某重要核电站场地具有代表性的3个钻孔,建立了场地计算模型。根据确定性方法、概率性方法得到的基岩反应谱及其包络谱,基于不同随机数,分别合成了400条基岩输入时程。采用LSSRLI-1程序进行了场地地震反应,根据4800个计算结果,研究了不同随机数对地表峰值加速度的影响,给出了自然对数下峰值加速度标准差的估计,揭示了峰值加速度的分布规律,提出了对核电厂设计地震动参数合理确定的建议。     

2020年7月12日唐山古冶5.1级地震揭示的北京城区地震动场地效应分析

局部场地条件对地震动特性影响显著,深厚的软弱覆盖层引起的地震动场地效应会显著放大中长周期反应谱。采用谱比法,对2020年7月12日唐山古冶5.1级地震中获得的部分强震动记录进行统计,发现在本次地震中北京城区的地震动场地效应显著,深厚覆盖层明显放大了加速度反应谱,在T=1.2 s左右反应谱放大倍数可达4.0,说明北京地区的场地和盆地效应使得远场地震动的中长周期成分显著放大。此外,发现参考基岩场地记录是否与土层场地处遭受的基岩地震动一致,仍然是制约统计结果可靠性的关键因素。      

泉州盆地地震效应的二维非线性分析

基于ABAQUS显式有限元并行计算平台,采用大尺度二维精细化有限元非线性分析方法,研究泉州盆地地震效应特征.结果表明:(1)与基岩输入地震动相比,地表峰值加速度总体呈放大效应,且盆地不同位置的放大效应存在明显差异;(2)地表或基岩剧烈起伏及土层横向分布极不均匀处,地震动易产生局部聚集效应,相应地表地震动呈显著放大或缩小效应;地表加速度反应谱产生双峰甚至多峰现象.(3)在土层竖向、横向分布不均匀处,峰值加速度沿深度方向呈非单调递减,加速度反应谱沿深度存在较大差异.场地地震效应的二维非线性分析法能在一定程度上反映特殊场地条件对地震动效应的影响,该结果可为泉州盆地及类似盆地的场地设计地震动参数的确定提供参考依据.     

黄土高填方场地地震动参数特性分析

削山造地后形成的黄土高填方场地对地震动参数特性影响较大。以实际工程项目为研究对象,构造不同填土高度的计算剖面,采用一维等效线性化方法计算土层地震动参数,分析基岩地震动输入参数和填土高度对场地地表放大效应的影响。研究表明:场地地震放大系数随填土层的高度增加呈递减趋势。在多遇地震动和基本地震动作用下,场地地震放大系数递减速度比罕遇地震动和极罕遇地震动作用下要大。当填土高度达到一定程度后放大效应趋于平稳;填土高度的变化,会改变地表加速度反应谱的形状。填土高度越大,地表反应谱长周期的频谱成分越显著,反应谱曲线向后移,反应谱峰值点均明显向长周期移动,并出现多个峰值点,反应谱特征周期值变大;下伏基岩的刚度越大,地表峰值加速度的放大效应越大。地表加速度反应谱特征值相比变小。当填土高度增大到一定程度时,下伏基岩的种类对地表地震动特性影响则不明显。该研究成果对高填方场地的地震安全评价和结构抗震设计提供参考。     

天津滨海软土场地的大震远场作用

利用天津滨海地区丰富的地震地质钻孔资料及测试数据,建立了相应的地震反应模型.选取美国加州1992年Landers地震的远场记录P0841作为基底输入,采用工程上常用的等效线性化方法进行了土层地震反应分析,以期对天津滨海软土场地的大震远场作用得到一些定性的认识．结果显示,天津滨海软土场地对远场大震地震动峰值加速度的放大作用比较显著,但不同场地条件放大作用有明显差异,Ⅳ类场地的放大效应明显减弱.对基岩与地表反应谱比的分析显示, 滨海场地对基岩地震动的不同频率分量的放大作用具有明显的不同,对短周期分量甚至出现了缩减,但当滨海软土场地受到与场地卓越周期相吻合的地震动影响时,可能会产生很可观的放大作用,这对建在其上的高层、超高层建筑可能会构成较大的威胁．      

基于钻井台阵记录的场地放大效应初步研究

钻井台阵记录是场地地表及地下质点震动的真实刻画,是研究场地放大效应的最直接手段。我国钻井台阵记录比较匮乏,利用国外钻井台阵资料研究我国场地的放大效应,具有十分重要的意义。通过日本K ik-net钻井台站的200309260450强震记录的计算分析,结果表明:"工程基岩"相对于硬基岩的场地放大因子为1.30;相对于"工程基岩"场地,Ⅱ类场地的放大因子为1.265,Ⅲ类场地的放大因子为1.371。我国以往的地震动参数区划图工作,可能低估了Ⅱ类场地的放大效应。     

区域性场地V_s30及峰值加速度放大系数估算方法

地震动速报评估方法中常常考虑场地的影响,为了提高地形坡度模型的区域性地表30m的平均剪切波速Vs30估算精度,本文提出了基于工程钻孔资料的Vs30的修正方法。通过计算实际钻孔的Vs30值与坡度模型估算的Vs30值之间的残差,分析了残差的空间变化趋势,利用克里金插值对所研究区域的Vs30残差趋势面进行插值,并与估算的Vs30进行空间叠加,实现了Vs30的修正。选取K-net和Kik-net台网中台站的剪切波速资料和强震记录回归了峰值加速度放大系数与场地Vs30的经验关系,将其应用于基于ShakeMap框架的地震动快速评估系统绘制了汶川地震影响区域的基岩和地表加速度峰值,分析场地条件对于地震动的实际影响,结果表明区域性场地Vs30及峰值加速度放大系数估算方法具有一定的适用性。     

北京地区中硬场地地震动效应研究

依据典型工程场地的地震安全性评价报告,研究北京地区中硬场地地震动效应。首先,统计分析了地震安全性评价结果中的场地地震动放大效应。再利用201个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析不同地震动输入下的场地地震动放大效应。结果表明,北京地区中硬场地地震动放大效应明显,得到的场地地震动峰值加速度转换系数Ka高于《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的值,大震水准下更为突出。因此,如在北京地区直接采用《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的调整系数,可能会低估北京地区中硬场地的地震动放大效应,降低抗震设防标准。最后指出,场地地震动峰值加速度转换系数明显具有区域性,应根据详细的场地地震动效应研究结果,合理地确定场地地震动转换系数。     

山东Ⅱ、Ⅲ类场地地震动峰值加速度放大效应分析

利用山东地区实测的Ⅱ类场地358个钻孔和Ⅲ类场地140个钻孔的地震动峰值加速度,计算了各个钻孔不同超越概率的土层地震动峰值加速度的放大系数ks,结果表明:(1)同类场地土层放大系数ks值总体符合正态分布,既有相对集中性,也有离散性;(2)随着基岩面输入地震动强度的增大,ks值降低,且Ⅲ类场地ks值降低较Ⅱ类的更为明显;(3)Ⅱ类场地随着基岩输入面埋深的增加,ks值呈增加趋势,约达20m深后基本趋于稳定,而Ⅲ类场地基岩输入面埋深的增加对ks值的影响不甚显著;(4)Ⅱ类场地50年超越概率10％的平均ks值(1.47)略高于《中国地震动参数区划图》使用的全国平均ks值.本文尝试讨论了山东地区Ⅱ、Ⅲ类场地不同强度基岩峰值加速度输入的ks调整值.     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。