地震动输入界面的选取对深软场地地震效应的影响

以天津和上海两个典型的深厚软弱场地为研究背景,探讨了地震动输入界面对场地地表地震动参数的影响。对于场地1(天津)和场地2(上海),分别选择7个和8个剪切波速(υs)大小不同的土层位置作为地震动输入界面,并选用Taft、Northridge地震加速度记录和南京人工波作为输入地震动,将Taft波、Northridge波和南京人工波的加速度峰值水平调整为0．35m／s^2、0．70m／s^2和0．98m／s^2,用SHAKE91程序对这两个场地进行了不同的地震动输入界面、输入地震波和峰值加速度水平的128种组合的场地地震反应分析。与从假想基岩面(υs≥500m／s)输入地震动的结果(假想的实际值)相比,可得到如下结论：(1)随着地震动输入界面深度(剪切波速)的增加,场地地表加速度反应谱逐渐地向实际值接近;(2)地震动输入界面的深度相同时,地震动加速度峰值水平越高,两者的加速度反应谱谱值的相对差异也越大;(3)对于一般建筑物,可以把剪切波速为400m／s左右的土层作为地震动输入界面;对于中长周期的建筑物,则应慎重选择地震动输入界面,最好选取υs≥500m／s^2的土层或基岩面作为地震动输入界面。     

输入界面对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,选取不同深度的岩层位置作为地震动输入界面,构造多种场地土层模型,选择Taft、Kobe和E1centro 3条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法重点分析了地震动输入界面对场地地表地震动参数的影响。研究结果表明,随着输入界面深度的增加,场地地表的峰值加速度逐渐增加,且增加的幅度呈逐渐减小的趋势,但输入界面深度对地表加速度反应谱特征周期的影响较小;输入界面剪切波速值对反应谱特征周期影响有限,但对地表峰值加速度影响较为显著,地表峰值加速度随着输入界面剪切波速的增大而增大,且两者的增幅呈现近似的线性关系。     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro和Kobe三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析.研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关.地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小.     

地震动输入界面处剪切波速对加速度峰值的影响

利用目前工程上广泛应用的一维土层地震反应计算程序对成都平原某典型卵石场地剖面进行了计算,得到了不同输入地震强度下的加速度峰值随输入界面处剪切波速增大的变化规律。结果表明,无论是地表加速度峰值,还是地下5m处的加速度峰值,在相同的地震动输入强度下,均随着输入界面处剪切波速值的增大呈对数形式增大。且在小震输入下的增加速率最快,中震输入下的增加速率次之,大震输入下增加的速率最慢。当地震动输入界面处剪切波速值从500m/s增加至800m/s时,加速度峰值均增大20%以上,最大达到32%。统计得到的二者间的经验关系式,可作为本地区具有相似场地条件工程换算加速度峰值的经验公式,为工程抗震设计人员提供参考。     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响TPF

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro 和Kobe 三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析。研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关。地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小。     

地震动输入界面的选取对地震动参数的影响

地震反应分析中的输入界面是一种规定的假想基岩面,其选取具有很大的不确定性,对确定地震动参数的影响很大.本文以北京地区存在剪切波速较高的卵石硬夹层场地为研究对象,探讨实际工程场地中能否将硬夹层选作地震动输入界面的问题.利用一维等效线性化波动方法,对390个含有剪切波速高于500m/s的卵石层场地模型进行地震反应分析计算,讨论卵石层的上覆土层、下伏土层以及卵石层自身特性对地震反应分析结果的影响.计算结果显示,厚度5m左右、剪切波速小于600m/s的卵石层作为地震动输入界面是否合理,主要取决于上覆土层和下伏土层,而卵石层厚度和剪切波速的影响很小.对于一般性工程,当上覆土层厚度大于15m,下伏土层厚度在10m以内时,选取硬夹层顶面与选取钻探揭示的基岩或剪切波速不小于500m/s的土体顶面为输入界面,计算结果差别不大;当上覆土层厚度达到60m,下伏土层的变化对计算结果影响很小.研究表明,在钻探没有揭示出基岩或坚硬土体时,埋深大于60m的硬夹层可以选为地震动输入界面,这一结论对实际的地震安全性评价工作具有一定参考价值.     

基岩输入参数对场地地震反应的影响分析

基岩输入参数主要包括基岩面埋深、基岩剪切波速和基岩地震动强度等因素.本文通过分析某场地在选择不同深度的假想基岩面、不同的基岩剪切波速以及不同基岩地震动强度条件下的场地地震反应结果,得出在不同的基岩输入参数条件下,地表的地震动峰值加速度和加速度反应谱存在很大差异.     

控制性深孔地震输入界面位置的确定方法和影响研究

探讨了在工程场地地震安全性评价的地震反应分析模型中,江苏省盐城地区部分工程场地内深度超过100m时剪切波速仍小于500m/s的控制性深孔,采用近似估算方法弥补所缺波速值和确定地震输入界面后,进行波速值和地震输入界面位置的不确定性对工程场地地震反应的影响研究,包括地表地震动峰值加速度和反应谱特征周期等,为其他地区控制性深孔的地震输入界面位置的确定方法和影响研究提供参考。     

土层剪切波速测试中的不确定性对场地地震动参数的影响分析——以Ⅲ类场地为例

本文选取山东地区2个Ⅲ类场地的工程地质勘探及土层剪切波速等资料,将土层厚度按5个深度段,每个分段给出了4个土层剪切波速的改变量,通过改变不同深度段土层剪切波速,建立了19种土层地震反应分析模型,分析了不同深度段,不同概率水平下土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响。研究表明,不同深度段土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响有差异。具体表现为,土层剪切波速的改变在1—10m、11—40m和地震输入界面处三个深度段对地震动加速度峰值影响较大;其中,41—70m和71—100m两个深度段剪切波速的改变对地震动加速度峰值影响小;在土层深度1—10m时,剪切波速降低,峰值变大,剪切波速的改变与峰值的改变呈负相关;在其它深度段,剪切波速降低,峰值变小,剪切波速的改变与峰值的改变呈正相关。剪切波速的改变在1—10m和11—40m两个深度段对地震加速度反应谱影响较大;在41—70m、71—100m和地震输入界面三个深度段对地震加速度反应谱影响很小。     

硬夹层埋深对场地地震动参数的影响

选取某重要工程场地A3钻孔的厚度、剪切波速、密度等实际勘探数据,通过改变硬夹层的埋深,分析硬夹层不同埋深、不同地震时程对场地地震动参数的影响。研究结果表明:在硬夹层厚度不变和模型总厚度不变的情况下,地表水平向的峰值加速度随硬夹层埋深的增大而增大,但增幅逐渐减小;硬夹层埋深到达一定深度时不再影响地表水平峰值加速度;随着硬夹层埋深的增加,整个反应谱的谱值普遍增大。     

回填土不确定性对场地地震反应的影响

选取某核电场地控制性钻孔的厚度、剪切波速、密度等实际勘探数据,通过改变回填土剪切波速,分析了回填土不确定性对场地地震动参数的影响。研究结果表明:在回填土层厚度不变和模型总厚度不变的情况下,地表的水平向峰值加速度随着回填土剪切波速的增大而减小,但水平向峰值加速度增幅逐渐减小;回填土剪切波速到达一定的波速就不再影响地表水平峰值加速度;随着回填土剪切波速的增加,整个反应谱的谱值都普遍减小。     

地下水对地震动参数的影响

为分析地下水的存在对地震动参数的影响,以3个实际场地作为计算土层,2条真实的地震波记录作为输入地震动,分别计算不含地下水工况和饱含地下水工况的土层地震反应。其中,不含地下水工况使用单相介质模型,饱含地下水工况使用双相介质模型,算法均使用有限差分方法,人工边界使用透射边界。根据得到的加速度时程,提取它们的峰值加速度和反应谱数据,经过对比分析,得出以下结论:(1)含地下水场地的地表峰值加速度要明显小于不含地下水场地的地表峰值加速度;(2)含地下水场地的地表加速度反应谱要大于不含地下水场地的反应谱值;(3)由于地下水的存在,场地放大系数反应谱特征周期向长周期改变,反应谱平台值变大。     

渤海海域软土层土对地震动参数的影响研究

渤海海域软土层土对场地设计地震动参数取值具有显著影响。选取渤海中部钻孔剖面作为计算场地模型基础,分别构建软土和硬土场地模型,并通过改变软土层厚度,构造新的场地模型。采用等效线性化方法（EL法）和非线性计算方法（NL法）分别对场地模型进行地震反应分析,分析了海底软土层土对地震动参数的影响。研究结果表明:海底软土层土对地震动峰值加速度的影响显著,随着地震动输入增加,软土层放大效应减弱,减震作用逐渐增强;EL法中,软土层土对基岩反应谱的高频部分具有明显滤波作用,而NL法中,滤波作用较弱,海底面反应谱随地震动输入的增大先放大后减小;软土层土会降低设计地震动地震最大影响系数,增大特征周期。对于海域工程,特别是深基础工程抗震设计地震动参数的确定,从保守角度考虑,建立场地模型时建议删除软土层。     

基于OpenSees的地震动对软土震陷影响研究

软土具有高灵敏度、低强度等特性,在地震过程中极易产生震陷。基于OpenSees数值模拟方法对软土场地的震陷反应进行非线性动力有限元分析,通过改变地震动峰值加速度、频谱特性、输入方式来研究其对软土震陷的影响。结果表明,地震动峰值加速度对地基土的不均匀震陷有显著影响,地震动峰值加速度越大,震陷量显著增大,震陷影响深度更大,对水平地表造成的破坏范围也更大;地震动频谱特性对软土震陷有重要影响,当地震动卓越频率与场地自振频率相近时,其幅值越大,产生的震陷越严重;水平、竖向同时输入地震动的方式能更好地反映土体的振动及震陷响应。该研究成果对探索软土震陷的机理有一定的指导意义。     

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。     

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。     

一种深厚覆盖层场地地震动参数的确定方法

基于欧美规范确定了坐落在深厚覆盖层上KH抽水蓄能电站上、下库场地基本运行和最大设计地震动峰值加速度、反应谱和时程等动参数。首先依据场地区域地震烈度区划图、特征周期区划图和依据场地地质地震条件选取的5条种子实测地震动确定场地基岩输入加速度时程、峰值加速度和设计反应谱,进而基于各土层地质参数和一维弹性波传播模拟程序确定覆盖层表面的平均峰值加速度、平均反应谱和5条地震动时程,对所得到的平均反应谱和峰值加速度进行光滑处理后确定可用于各建筑物结构抗震设计的地震动参数,包括覆盖层表面水平向动力响应加速度时程、峰值加速度和设计反应谱。该方法可较好地保留输入地震动的真实动力特性,如持时、相位和频率等,为我国规范中建议的确定场地地震动参数的方法提供有益的补充。     

弱震区土层对基岩峰值加速度放大效应的试验研究

以人工爆炸波作为震源,通过现场试验获得基岩和土层场地爆炸波地震动时程,分析场地覆盖层厚度对基岩地震动峰值加速度和地震动持时的放大效应。试验结果表明:土层对基岩地震动有放大作用,基岩峰值加速度放大系数受覆盖层厚度和土层结构的共同作用影响;地震动持续时间随覆盖层厚度的增加而显著增加,受覆盖层土层结构影响不显著。