泉州盆地地震效应特征的一维等效线性和二维非线性分析的比较

采用等效线性动粘弹性模型描述土的动力非线性特性,基于一维等效线性波传法,对泉州盆地地震效应进行了分析;同时,采用修正Martin-Seed-Davidenkov动粘弹塑性模型描述土的动力非线性特性,对泉州盆地非线性地震效应进行了大尺度二维精细化有限元分析,研究了地形地貌和土层横向不均匀性对地震效应的影响。将两种分析结果进行对比,结果表明：①随着基岩输入地震动强度增大,地表峰值加速度PGA放大效应总体呈现减小趋势,中震与小震、大震与小震的地表PGA放大系数之比依次为0.83~0.99、0.72~0.97;②该盆地Ⅲ类场地处,基岩、地表起伏不大,且土层横向分布较均匀,两种方法计算得到的地震效应特征类似;基岩或地表起伏剧烈、土层横向分布明显不均匀的Ⅱ类场地上,二维非线性分析给出的地表PGA放大系数明显大于一维等效线性结果,两种方法得到的地表加速度反应谱及PGA随土层深度的变化特征存在显著差异,二维非线性分析给出的地表加速度反应谱大多呈现双峰甚至多峰现象,且PGA在土层特定深度处存在聚集效应,使PGA随土层深度的变化呈现非单调性。     

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。      

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。     

地震反应分析中输入界面的选取对地表地震动参数的影响

地震反应分析中输入界面选取合理与否对设计地震动参数有重要影响。基于唐山地区钻孔剖面,分别选取剪切波速为500m/s的硬黏土和800m/s的岩石顶面作为基岩输入界面,采用一维等效线性化方法讨论中硬场地输入界面的选取对地表地震动参数的影响,结果表明:(1)地表峰值加速度放大倍数及地表加速度反应谱特征周期都随输入界面深度的增加而递增,且这种递增与输入地震动的强度及频谱特性都有密切联系;(2)随着输入界面深度的增加,地表加速度反应谱几乎全频段内增大,仅在短周期内出现减小的情况,但幅度十分有限;(3)中硬场地地震反应分析中基岩输入界面宜取剪切波速为800m/s的土层顶面。     

场地条件对地表地震动特征的影响

以安徽省滁州市地震小区划场地为研究对象,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,研究了局部地质条件差异对场地地震效应的影响。结果表明：该场地地震动放大效应明显,河漫滩地表PGA放大效应尤为显著;相比一级阶地,河漫滩地表加速度反应谱谱形加宽,谱峰向长周期方向移动,移动幅度约为0．05～0．25S,相应的特征周期增大。地表加速度反应谱呈双峰甚至多峰特征,大尺度场地非线性有限元分析能定性反映出局部地质条件对场地地震效应特性的影响,可为城市地震小区划提供更为合理的科学依据。     

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。     

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。     

山东工程场地地震动放大效应初步研究

工程场地岩土条件是影响地震动峰值加速度的主要因素之一.设基岩输入面的地震动峰值加速度为ar,经场地土层反应分析求得的地震动峰值加速度为aks,则场地土层地震动峰值加速度放大因子ks可由ks=aks/ar求得. 作为工程地震学的一个统计量,ks表征场地土层放大综合效应.     

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。     

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.     

沈阳低温核供热站厂址基岩地面运动特性分析

用确定性法和综合概率法给出沈阳低温核供热站厂址基岩地面运动峰值加速度和加速度反应谱，并和标定的RG1．60谱和HAF0101(1)谱及国家核规范谱作了对比，表明厂址谱整体上比RG1．60谱要低；概率法厂址谱在较短周期(小于0．3s)部分明显低，在较长周期(大于0．35s)部分略高。本文研究为类似地震地质条件区域的核电抗震设计积累了新经验，并作了有益探索。     

Peak Horizontal-to-Vertical Acceleration Ratio and Local Amplification of Strong Ground Motion

Residuals of the peak horizontal acceleration for site-independent attenuation relations are shown to have weak positive correlation with the average observed peak horizontal/vertical acceleration ratio (q) at the recording site. This ratio systematically increases as the hardness of the soil decreases. Taking the average observed q at the recording station into account reduces the scatter of data slightly in fitting the assumed peak acceleration attenuation law. If the soil classification of the data is available, soil dependence is found to be weaker if the data are corrected for the effect of q prior to regression. This correction reduced the mean value of q = 1.85 for the Dinarides area to q = 1.52, which, on the average, is characteristic of rock sites.     

震源深度对基岩地震动参数的影响

基于安徽地区震源深度分布特征,选取典型场点构造不同震源深度分析模型,重点分析了震源深度的变异性对于基岩地震动参数的影响。研究结果表明:随着震源深度增加,基岩峰值加速度及加速度反应谱逐渐减小,且基岩峰值加速度减小幅度呈逐渐减弱的趋势;但水平向加速度反应谱特征周期随着震源深度增大而增大,同时震源深度对不同风险水平下基岩峰值加速度比值也产生一定的影响。     

A simple procedure to approximate slip displacement of freestanding rigid body subjected to earthquake motions

A simple calculation procedure for estimating absolute maximum slip displacement of a freestanding rigid body placed on the ground or floor of linear/nonlinear multi‐storey building during an earthquake is developed. The proposed procedure uses the displacement induced by the horizontal sinusoidal acceleration to approximate the absolute maximum slip displacement, i.e. the basic slip displacement. The amplitude of this horizontal sinusoidal acceleration is identical to either the peak horizontal ground acceleration or peak horizontal floor response acceleration. Its period meets the predominant period of the horizontal acceleration employed. The effects of vertical acceleration are considered to reduce the friction force monotonously. The root mean square value of the vertical acceleration at the peak horizontal acceleration is used. A mathematical solution of the basic slip displacement is presented. Employing over one hundred accelerograms, the absolute maximum slip displacements are computed and compared with the corresponding basic slip displacements. Their discrepancies are modelled by the logarithmic normal distribution regardless of the analytical conditions. The modification factor to the basic slip displacement is quantified based on the probability of the non‐exceedence of a certain threshold. Therefore, the product of the modification factor and the basic slip displacement gives the design slip displacement of the body as the maximum expected value. Since the place of the body and linear/nonlinear state of building make the modification factor slightly vary, ensuring it to suit the problem is essential to secure prediction accuracy. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

江西九江—瑞昌地震灾区抗震设防参数研究

在对江西九江-瑞昌邻近地区地震构造和地震活动性研究的基础上,对该地区的潜在震源区划分方案进行了调整,按第4代区划图的方法重新计算了九江-瑞昌地震灾区的地震动参数,结果表明,该地区仍属于地震动峰值加速度0.05g的分区,该地区一般建筑的抗震设防参数取为0.05g是合适的。     

垂直无碰撞激波的离子加速机制

利用一维全粒子模拟得到的垂直无碰撞激波的位形,通过试验粒子方法研究了不同初始能量粒子的激波加速机制.将与激波相互作用的离子分成反射和直接穿过两类,发现只有被激波反射的离子可被激波明显加速,其中初始能量较小的反射离子通过激波冲浪机制加速,而初始能量较大的离子通过激波漂移加速机制加速.同时激波厚度还对离子被加速过程有重要影响.     

地震有效峰值加速度与地震烈度相关性研究

利用2008年5月12日发生的汶川8·0级以及2008年8月30日凉山州会理县—攀枝花市间6·1级地震中获取的四川省境内的地震加速度记录数据,分析了有效峰值加速度（EPA）与加速度峰值（PGA）对比结果及加速度数据有效值与地震烈度的相关性。得出了有效峰值加速度（EPA）与烈度的相关性较之地震峰值加速度（PGA）与烈度的...     

Attenuation characteristics of peak ground acceleration from fault trace of the 1999 Kocaeli (Turkey) earthquake and comparison of spectral acceleration with seismic design code

The 17 August 1999 Kocaeli earthquake in Turkey produced a majorsurface rupture. We traced this surface rupture from Gölcük toDüzce and located it accurately by using GPS. The closest distancefrom the surface rupture to the strong motion observation sites weredetermined. Then the attenuation characteristics of the observed peakground acceleration were compared with the attenuation relation given byFukushima and Tanaka (1992), which is suitable for the near-fault zone inJapan and gives results that closely match data recorded during the 1995Hyogo-ken Nanbu earthquake in Japan. Although this attenuation relationwas developed for Japan, we found that it agreed well with the KOCAELIearthquake. Furthermore, the observed spectral acceleration of 5%damping was compared with the building design code of Turkey and theobserved level was lower than the code.     

Seismic analysis of sliding wedge: extended Francais–Culmann's analysis

Pseudo-static analysis is commonly used to design earth structures. Most pseudo-static methods of analysis require a computer program. This paper presents a simple closed form solution of seismic stability analysis by extending Francais–Culmann's analysis. The analysis is valid for a slope with the most critical planar mechanism and under the influence of horizontal and vertical earthquake accelerations. The resulting permanent displacement is discussed and demonstrated using several real earthquake records. The simplicity of extended Francais–Culmann's solution allows it to be used for preliminary design and classroom instruction.     

Ground motion prediction equations based on shallow crustal earthquakes in Georgia and the surrounding Caucasus

Strong ground motions caused by earthquakes with magnitudes ranging from 3.5 to 6.9 and hypocentral distances of up to 300 km were recorded by local broadband stations and three-component accelerograms within Georgia’s enhanced digital seismic network. Such data mixing is particularly effective in areas where strong ground motion data are lacking. The data were used to produce models based on ground-motion prediction equations (GMPEs), one benefit of which is that they take into consideration information from waveforms across a wide range of frequencies. In this study, models were developed to predict ground motions for peak ground acceleration and 5%-damped pseudo-absolute-acceleration spectra for periods between 0.01 and 10 s. Short-period ground motions decayed faster than long-period motions, though decay was still in the order of approximately 1/r. Faulting mechanisms and local soil conditions greatly influence GMPEs. The spectral acceleration (SA) of thrust faults was higher than that for either strike-slip or normal faults but the influence of strike-slip faulting on SA was slightly greater than that for normal faults. Soft soils also caused significantly more amplification than rocky sites.