福建沿海地区场地土对地脉动动力响应的研究

以福建省泉州市区和福州市区场地土的动力特性和地脉动频谱结构为研究对象,通过对这两个地区的地脉动信号的频谱分析获得频谱结构特征,由此来深入研究该地区岩土的动力特性及场地土层的地脉动动力响应。通过场地脉动的测试,利用快速傅立叶变换(FFT)方法对观测到的地脉动信号进行频谱分析。根据实际观测资料研究了地脉动频谱结构特征及场地土对地脉动的频率响应的特性。研究不同地基土层构造与地脉动的频率依赖以及频率选择作用。结果表明,地脉动的频谱特性与场地覆盖层厚度和地基土刚度的变化密切相关;覆盖层厚度是影响地脉动卓越周期的重要原因,其中软土层对地脉动的卓越周期有一定的放大作用。     

微动信号的数据处理与岩土频谱特性分析

频谱是微动信号的一个重要动力学参数,微动信号的频谱特性与场地覆盖层厚度和地基土刚度的变化密切相关,既可反映岩土层的类型特征,又能反映工程场地的动力特性。详细探讨了目前较为常用的利用微动信号进行场地动力特性分析的方法,并对这些方法进行了研究和比较。简要介绍了功率谱估计方法,同时,通过实例分析了微动信号的变化规律和场地微动信号的频率响应特性。     

地裂缝场地地脉动响应特征初探——以西安F6地裂缝为例

地裂缝灾害是西安市主要的环境地质灾害问题,严重地制约着城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,本文以西安F₆地裂缝场地为研究对象,基于现场地脉动测试及其频谱分析,分析了地裂缝场地地脉动响应的加速度幅值、卓越频率、放大效应等动力响应特征。研究表明,测试场地卓越频率大小与测点位置无明显关系,其中傅里叶谱卓越频率为2.79Hz左右,反应谱卓越频率为4.17Hz左右;靠近地裂缝区域,场地动力响应具有明显放大效应,上下盘影响范围基本一致,约为15m左右;地裂缝上盘放大倍数大于下盘,其中傅里叶谱峰值放大倍数分别为1.92和1.81,反应谱峰值放大倍数分别为1.68和1.63。     

西安典型地裂缝场地地脉动测试及地震响应特征分析

西安地裂缝广泛发育,严重的制约了城市的建设和规划。地裂缝的存在使得建筑场地在地震作用下表现出不同的地震响应特征,因此,研究西安地裂缝场地地震响应特征对地裂缝场地的建筑抗震设防具有重要意义。以西安地区典型地裂缝为研究对象,通过野外调查获得了西安地裂缝场地特征;在此基础上选取典型地裂缝场地,通过地脉动现场测试方法,获取了地裂缝场地卓越频率这一反映地层动力特性的重要参数,通过不同测点傅里叶谱分析得出了场地动力响应规律抗震设防距离。研究表明:西安地裂缝场地的卓越频率在2.79～3.16 Hz,平均卓越频率为2.96 Hz;地裂缝处场地地震响应明显,随着距地裂缝距离的增加场地地震响应逐渐减小,影响范围为15 m左右;地裂缝场地地震响应放大倍数上盘大于下盘,表现出“上盘效应”,放大倍数在1.64～2.38。研究结果对西安地裂缝场地工程抗震设防具有重要意义。     

含软弱夹层斜坡地震动力响应过程的边际谱特征研究

地震波的频率特性是地震动的最重要特征之一,斜坡的地震动力响应是地震波各频率组分对斜坡体共同作用的结果。依托于含水平厚软弱夹层斜坡的大型振动台模型试验,着重分析了该斜坡在天然随机波(2008年汶川波)作用下的水平向加速度响应频谱特征。首先,基于Hilbert-Huang频谱变换,对所有原始数据进行了有效的降噪处理,并获得了重构数据的Hilbert边际谱。接着,开展了坡表水平向加速度边际谱在不同高程处和不同激振强度下的变化特征分析,并将频谱特征与时域峰值加速度(PHA)响应和斜坡的宏观变形破坏特征进行对比分析。结果表明:(1)随着高程增加,边际谱幅值也相应增加且谱线出现多个波峰。坡体上部尤其是坡肩是地震作用的敏感部位,随着激振强度增加,加速度波的震动能量从一开始集中在2个频段(即7～11 Hz和15～20 Hz,高频)逐渐向1个频段(7～11 Hz,低频)变化;(2)在激振强度为0.2g～0.5g时,第一卓越频率(最大谱峰值对应的频率)和第二卓越频率(次大谱峰值对应的频率)在数值上呈大幅度、无规律的波动,预示在该震动阶段,坡体结构内部正在经历一个较大的变化(恶化),但未出现宏观变形;(3)时域峰值加速度随高程和激振强度增加的变化规律与最大谱峰值的变化规律较接近,但局部变化受次大谱峰值响应的影响明显;(4)在低频区(5 Hz),在软弱夹层及其周围(相对高程0.25～0.75)出现了明显的响应低值区,且边际谱的形状和数值在该部位呈无规律性变化;(5)斜坡的变形破坏过程明显受坡表而非坡顶变形的控制,其应存在使得一个地震波与坡体相互作用效应最大的共振高程,该高程范围与以第二卓越频率(16 Hz)作为共振频率所估算的高程较为吻合。     

含软弱夹层斜坡地震动力响应过程的边际谱特征研究

地震波的频率特性是地震动的最重要特征之一,斜坡的地震动力响应是地震波各频率组分对斜坡体共同作用的结果。依托于含水平厚软弱夹层斜坡的大型振动台模型试验,本文着重分析了该斜坡在天然随机波(2008年汶川波)作用下的水平向加速度响应频谱特征。首先,基于Hilbert-Huang频谱变换,对所有原始数据进行了有效的降噪处理,并获得了重构数据的Hilbert边际谱。接着,开展了坡表水平向加速度边际谱在不同高程处和不同激振强度下的变化特征分析,并将频谱特征与时域峰值加速度(PHA)响应和斜坡的宏观变形破坏特征进行对比分析,结果表明:(1)随着高程增加,边际谱幅值也相应增加且谱线出现多个波峰。坡体上部尤其是坡肩是地震作用的敏感部位,随着激振强度增加,加速度波的震动能量从一开始集中在2个频段(即7～11 Hz和15～20 Hz,高频)逐渐向1个频段(7～11Hz,低频)变化;(2)在激振强度为0.2g～0.5g时,第一卓越频率(最大谱峰值对应的频率)和第二卓越频率(次大谱峰值对应的频率)在数值上呈大幅度、无规律的波动,预示在该震动阶段,坡体结构内部正在经历一个较大的变化(恶化),但未出现宏观变形;(3)时域峰值加速度随高程和激振强度增加的变化规律与最大谱峰值的变化规律较接近,但局部变化受次大谱峰值响应的影响明显。(4)在低频区(5Hz),在软弱夹层及其周围(相对高程0.25～0.75),出现了明显的响应低值区,且边际谱的形状和数值在该部位呈无规律性变化;(5)斜坡的变形破坏过程明显受坡表而非坡顶变形的控制,其应存在使得一个地震波与坡体相互作用效应最大的“共振高程”,该高程范围与以第二卓越频率(16Hz)作为共振频率所估算的高程较为吻合。     

含软弱夹层斜坡地震动力响应过程的边际谱特征研究

地震波的频率特性是地震动的最重要特征之一,斜坡的地震动力响应是地震波各频率组分对斜坡体共同作用的结果。依托于含水平厚软弱夹层斜坡的大型振动台模型试验,本文着重分析了该斜坡在天然随机波(2008年汶川波)作用下的水平向加速度响应频谱特征。首先,基于Hilbert-Huang频谱变换,对所有原始数据进行了有效的降噪处理,并获得了重构数据的Hilbert边际谱。接着,开展了坡表水平向加速度边际谱在不同高程处和不同激振强度下的变化特征分析,并将频谱特征与时域峰值加速度(PHA)响应和斜坡的宏观变形破坏特征进行对比分析,结果表明:(1)随着高程增加,边际谱幅值也相应增加且谱线出现多个波峰。坡体上部尤其是坡肩是地震作用的敏感部位,随着激振强度增加,加速度波的震动能量从一开始集中在2个频段(即7～11 Hz和15～20 Hz,高频)逐渐向1个频段(7～11Hz,低频)变化;(2)在激振强度为0.2g～0.5g时,第一卓越频率(最大谱峰值对应的频率)和第二卓越频率(次大谱峰值对应的频率)在数值上呈大幅度、无规律的波动,预示在该震动阶段,坡体结构内部正在经历一个较大的变化(恶化),但未出现宏观变形;(3)时域峰值加速度随高程和激振强度增加的变化规律与最大谱峰值的变化规律较接近,但局部变化受次大谱峰值响应的影响明显。(4)在低频区(5Hz),在软弱夹层及其周围(相对高程0.25～0.75),出现了明显的响应低值区,且边际谱的形状和数值在该部位呈无规律性变化;(5)斜坡的变形破坏过程明显受坡表而非坡顶变形的控制,其应存在使得一个地震波与坡体相互作用效应最大的“共振高程”,该高程范围与以第二卓越频率(16Hz)作为共振频率所估算的高程较为吻合。     

河口盆地非线性地震效应及设计地震动参数

针对基岩明显起伏、土层非均匀分布的典型河口盆地场地,考虑土体非线性特征,采用黏弹性人工边界模拟无限域对地震波动的影响,建立大尺度精细化二维有限元模型,分析了盆地地表地震动幅值、频谱、持时、传递函数特征,探讨了基岩起伏土层的地震动聚集效应及盆地边缘效应。结果表明：（1）盆地近地表土层表现出不同程度的地震动放大效应,且随土层深度增加呈非单调递减特征,基岩突变处地震动聚集效应明显,盆地两侧产生较为显著的边缘效应;场地中、长周期地震动的放大作用显著;（2）多遇地震、偶遇地震和罕遇地震水平时,场地卓越周期依次介于0.35～0.65 s、0.40～0.75 s和0.50～1.05 s之间;给出了盆地地表PGA（地表峰值加速度）、卓越周期均值等值线图及地表加速度反应谱放大因子建议值,地表设计地震动参数amax（地震影响系数）与Tg（特征周期）明显大于现行《建筑抗震设计规范》取值;（3）盆地特殊位置地表地震动持时得到不同幅度增长,且与输入地震动特性相关;（4）该盆地对0.5～2.0 Hz频段基岩地震动的放大效应比较显著,对小于0.2 Hz或大于2.5 Hz的基岩地震动,该盆地地震动放大效应不明显;（5）福州城区及其邻近区域地震动放大效应普遍较大。大尺度二维非线性分析一定程度上能合理反映微地形起伏、土层分布及土体非线性对地震波传播过程的影响。     

天水黄土地区覆盖层厚度的反演研究

基于天水黄土地区现场测试的539个地脉动测点数据,分析得到了其H/V频谱特征和场地卓越频率。结合该区59个钻孔编录和波速测试结果,运用1/4波长和覆盖层厚度与卓越频率统计等两种方法反演了该区黄土覆盖层厚度。结果表明,1/4波长法在黄土覆盖层较厚、且地层较为单一的III、IV级阶地具有较好的适应性;覆盖层厚度与卓越频率统计法得出了较高精度的覆盖层厚度与卓越频率之间的幂函数关系,简化了剪切波速的影响,在整个研究区域具有较好的适应性。     

厚软覆盖层场地地震反应分析方法研究

遭遇地震动作用时,厚软覆盖层场地由于其剪切模量低,极易产生较大的剪应变,采用等效线性化方法进行土层反应分析计算得到的响应高频成分被低估,峰值加速度偏低,对于工程抗震设防偏于不安全。本文给出了基于移动平均线和Parzen谱窗的频率相关等效线性化方法,并和有实际强震记录的厚软场地进行了对比分析,结果表明本文方法比等效线性化方法能更有效地模拟地震波在厚软覆盖层场地中的传播规律。最后采用本文方法和等效线性化方法对天津滨海新区某一典型厚软场地进行了地震反应计算,并对计算结果进行了对比分析。     

地铁环境振动对建筑场地影响实测分析

为评价地铁环境振动对某中心城区拟建住宅办公楼的影响,本文使用高灵敏度测试仪TROMINO对该建筑场地进行了24 h环境振动测试,得到了场地3个方向加速度和速度的实测数据。采用1/3倍频程分析法对实测数据进行处理,分析了不同时段场地振动变化规律,并将分析结果与国际标准ISO 2631关于此类建筑场地的振动限值进行对比。结果表明:有地铁运行时的环境振动峰值远大于无地铁运行时;无地铁运行时,地面振动加速度幅值介于10-5~10-1 gal之间,且无明显振动主频;有地铁运行时,振动幅值介于10-4~100 gal之间,并在晚高峰时段达到最大值0.8 gal;地铁运行引起的地面振动主频介于40~50 Hz之间。低频段内（2~8 Hz）场地振动加速度最大值约为0.030 gal,中高频段内（8~250 Hz）场地振动速度最大值为26.715 μm ·s-1,均满足标准要求。     

多地貌单元复合场地非线性地震效应特征二维分析

针对由河漫滩、阶地、波状起伏的丘陵地带和残丘等组成的典型复合地形场地,基于ABAQUS软件的显式有限元并行计算集群平台,考虑土体的非线性特征,采用黏弹性人工边界模拟切除的无限域对地震波动的影响,建立了大尺度复合地形真实场地的二维有限元模型,并将基岩地震动视为SH波,分析了不同地貌单元复合场地地震效应特征。结果表明：地形差异引起地表各测点峰值加速度(PGA)及峰值位移(PGD)不同;在相同地震波入射下,河漫滩区地表PGA大于Ⅰ级阶地区域,但其PGD明显小于Ⅰ级阶地区域,且河漫滩区的峰值位移差动较小;场地地表水平加速度反应谱呈双峰及多峰现象,加速度在0.4～1.2 Hz频段放大较多,且加速度反应谱特性与输入地震动相关;特定频段（0.5～1.75 Hz）地震动放大效应与聚集效应比较明显,频率小于0.2 Hz及大于2 Hz时,场地地震动放大特征不显著。低丘区的敏感频率段宽于河漫滩区;观测点的位置影响相应的水平加速度持时大小,局部地形变化将引起地震动持时差异,且持时和输入地震动特性相关。     

宽频地震处理技术在南海某工区的应用

在海洋地震勘探中产生的鬼波会抑制低频分量,造成频域的陷波点,降低地震记录的分辨率,使地震记录的同相轴发生混叠甚至产生假的同相轴。笔者采用FK域水平电缆压制鬼波法,将地震数据进行FK变换,对维纳滤波求取反褶积算子投影到FK域,并对二者进行褶积,将结果 FK反变换回时间域。鬼波压制后的模型数据频带得到了有效拓宽,低频、高频信息均得到了加强。鬼波压制后的实际数据目的层频带从12~60 Hz拓宽到8~75 Hz,三亚组能量与合成记录匹配较原始数据更好。     

Equivalent-Linear Seismic Ground Response Analysis of Some Typical Sites in Mumbai

Any earthquake event is associated with a rupture mechanism at the source, propagation of seismic waves through underlying rock and finally these waves travel through the soil layers to the particular site of interest. The bedrock motion is significantly modified at the ground surface due to the presence of local soil layers above the bedrock beneath the site of interest. The estimation of the amplifications in ground response due to the local soil sites is a complex problem to the designers and the problem is more important for mega cities like Mumbai in India, where huge population may get affected due to devastations of earthquake. In the present study, the effect of local soil sites in modifying ground response is studied by performing one dimensional equivalent-linear ground response analysis for some of the typical Mumbai soil sites. Field borelog data of some typical sites in Mumbai city viz. Mangalwadi site, Walkeswar site, BJ Marg near Pandhari Chawl site are considered in this study. The ground responses are observed for range of input motions and the results are presented in terms of surface acceleration time history, ratio of shear stress to vertical effective stress versus time, acceleration response spectrum, Fourier amplitude ratio versus frequency etc. The typical amplifications of ground accelerations considering four strong ground motions with wide variation of low to high MHA, frequency contents and durations are obtained. Results show that MHA, bracketed duration, frequency content have significant effects on the amplification of seismic accelerations for typical 2001 Bhuj motion. The peak ground acceleration amplification factors are found to be about 2.50 for Mangalwadi site, 2.60 for Walkeswar site and 3.45 for BJ Marg site using 2001 Bhuj input motion. The response spectrum along various soil layers are obtained which will be useful for designers for earthquake resistant design of geotechnical structures in Mumbai for similar sites in the absence of site specific data.     

含隧道场地地震动放大效应的深度变化规律研究

以剑桥大学工程系完成的含圆形隧道的动力离心模型试验结果为基础数据,在80g重力加速度条件下,从模型基底处由弱至强输入4 种地震波 EQ1～EQ4,利用在叠环式模型箱内不同位置布设加速度传感器,获取了不同层位深度处隧道列的加速度时程记录,运用考虑相消干涉的传统谱比法,分析研究了地震作用下含隧道的场地放大效应随深度变化规律。研究结果表明：在EQ1～EQ4下各振型的地震动放大系数随深度变化曲线从基底到地表大部分呈现一个先减小后增大的现象;并统计到高阶振型地震动放大系数数值大于一阶振型的概率为 18.3%,振型越高,概率越大;近地表处地震动放大系数的最大值主要分布在 4.20～8.63 Hz的中部频段上,而不是出现在低频段上。     

水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究

根据应力波传播原理分析了水平层状岩体边坡中应力波传播特征,建立了应力波在该类边坡中传播的模型.利用离散元软件UDEC分析了不同频率垂向压缩应力波作用下边坡动力响应规律中的结构面效应.结果表明:边坡中的水平层面对坡顶的动力响应有明显影响.低频应力波作用下,水平层状岩体边坡坡顶的垂向峰值速度较均质坡体相同部位的峰值速度的增...     

四川盆地火成岩发育区地震波传播规律及成像方法

多口钻井证实四川盆地西南部地区发育火成岩,火成岩主要分布在龙潭组内部,火成岩发育区地震资料存在岩下地震同相轴连续性较差、反射能量弱等现象,火成岩下屏蔽效应机理不清、岩下地震反射井震标定能量相位差异大,明确火成岩区地震波传播规律是地震资料采集、处理解释的基础。这里从地震波反射透射基本原理出发,阐述了火成岩地层的反射透射能量及对下伏地层的屏蔽机理,利用波动方程地震模拟及偏移,分析了不同火成岩分布模型对下伏地层地震信号的屏蔽作用,采用低频补偿、逆时偏移等方法改善岩下成像质量。结果表明:火成岩发育会不同程度导致下伏地层地震透射能量的衰减,纵向多套火层岩发育时,下伏地层屏蔽效应明显,发育区地震表现为类似生物礁的外形隆起、内部杂乱反射特征,下部多次反射较多且能量较强。通过低频优势频带保护处理、利用全波场波动方程偏移成像等方式可以改善岩下地震成像质量。