天津地区土动力学参数变异性对地表地震动参数的影响

收集天津地区十多年来的83份地震安全性评价报告,统计202个钻孔的1 650组动三轴数据,分别给出不同种类土在不同区间深度下的统计代表值及其标准差。以某典型Ⅲ类场地为例,用等效线性化方法进行多种地震动强度及相位输入下的水平成层场地地震反应分析计算,详细研究该地区覆盖土层动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:场地地表峰值加速度和反应谱随土动剪切模量比增大或减小而增大或减小,随土动阻尼比增大或减小而减小或增大;在大震输入条件下,地表峰值加速度和地表反应谱的中、高频段随土动剪切模量比减小而减小的变化尤为明显,动阻尼比变化也有一定影响,但不如土动剪切模量比减小变化时影响明显;在中震、小震地震动输入条件下,场地土的动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度和反应谱影响并不显著。     

砂卵(砾)石动剪切模量比与阻尼比的试验研究

砂卵(砾)石的动剪切模量比和阻尼比是河谷地貌场地地震反应分析的重要参数,对设计地震动参数的确定有重要影响。本文利用商洛市地震小区划项目砂卵石的动三轴试验结果,结合其他砂卵(砾)石动三轴试验结果,分组统计得到了稍密、中密、密实砂卵(砾)动三轴试验的推荐结果。建立了典型场地模型,研究了其动剪切模量比和阻尼比的不确定性对场地地震反应的影响。研究表明:动剪切模量比、阻尼比平均值±1倍标准差的不确定性对砂卵石场地峰值加速度的影响较小,说明了分组及统计结果的合理性;不同概率水平下,动剪模量比、阻尼比的变化导致高频部分反应谱有明显差异,0.04-0.1s的反应谱变化范围在20%左右,但对大于1.0s的长周期反应谱影响很小。针对砂卵(砾)石动剪切模量比和阻尼比的研究对提高工程场地设计地震动参数的可靠性具有重要意义。     

场地土动剪模量比和阻尼比对工程场地设计地震动参数的影响

利用闽南地区动剪模量比和阻尼比实验数据,对7种典型土类动剪模量比和阻尼比进行建模和分析,给出闽南地区典型土类动剪模量比和阻尼比的推荐值;通过ESE土层地震反应分析模块,计算水平成层场地的地震反应,研究土的动剪模量比和阻尼比、土层剪切波速的变异性对场地地表峰值加速度及其反应谱的影响,对于指导地震安全性评价工作中合理确定场地地震动参数具有一定的参考价值。     

基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法对场地地震动参数的影响

基于动三轴试验提出的砂土阻尼比确定方法有多种,但其对场地地震动参数影响的研究鲜有报道。为此,以福建标准砂(粒径0.10～0.25 mm)的试验结果为基础,采用规范方法、KUMAR方法、DAS方法、DOYGUN方法和互相关函数方法5种典型阻尼比确定方法给出相应的动剪切模量比和阻尼比;设计单层土场地和多层土场地2种典型工况,采用一维场地地震反应分析波动程序,计算给出场地地表加速度峰值和反应谱,定量评价相应的阻尼比确定方法对场地地表地震动参数的影响规律。结果表明：5种阻尼比确定方法得到的阻尼比对地表加速度峰值的影响程度随输入地震动加速度峰值的增大而不断增大,同时对多层土场地的影响明显高于单层土场地;采用5种方法确定的阻尼比计算的反应谱差异性在单层土场地时相对较小,而在多层土场地时有明显的差别;与规范方法相比,4种阻尼比确定方法计算反应谱的最大相对误差可达-35%。因此,有必要采用离心振动台试验结果进一步检验基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法的合理性,为场地地震反应分析提供可靠的阻尼比参数。     

土体非线性参数变异性与地表响应的概率关系

场地土体非线性参数存在明显的变异性,因而与其相关的许多岩土工程问题都会受到其变异性的影响。采用数值模拟的方法研究了场地土非线性参数概率与场地地表加速度反应谱概率之间的关系。结果表明,场地土体动剪切模量比概率水平与场地地表加速度反应谱概率水平的关系随周期频段的变化而变化,粘性土在0.01 s～0.8 s周期内,无粘性土在0.02 s～0.7 s周期内,两者基本呈线性关系;场地土体阻尼比概率水平与地表加速度反应谱概率水平存在良好的对应关系,二者概率水平一致,且与反应谱的频段无关;在0.01 s～6.0 s周期频段内,无粘性土和粘性土的阻尼比概率与地表反应谱概率水平呈明显的线性关系。     

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。     

土的动剪切模量非线性特性对地震动的影响研究

通过一维等效线性化方法研究土的动剪切模量非线性特性对土层地震反应的影响,主要分析动剪切模量比与剪应变关系曲线以及最大动剪切模量对反应谱特征周期和地表加速度峰值的影响。结果表明,对于小震和中震,土的动剪切模量比和最大动剪切模量对反应谱特征周期略有影响,对地表加速度峰值影响并不明显;但对于大震,对反应谱特征周期和地表加速度峰值影响较大,随着动剪切模量比和最大动剪切模量的增大,反应谱特征周期减小,地表加速度峰值增大,土层越厚其影响越大。二者对比结果表明,强震下土的动剪切模量比与剪应变关系曲线对地震动的影响程度要比最大动剪切模量对地震动的影响大得多,说明强震下土的动剪切模量比与剪应变关系曲线对土层地震反应会产生更显著影响。     

输入地震动相位特性对不同类别场地土层地震反应影响

以某Ⅷ度设防区基岩场地地震危险性计算为基础,拟合不同随机相位的人造地震动时程作为输入,采用一维等效线性化方法,计算了Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类典型场地的土层地表地震反应。结果表明:(1)在不同地震动强度、不同随机相位基岩时程输入条件下,对不同类型场地土层地震反应计算得到的地表加速度峰值和反应谱值相对极差差别较大,地震动相位特征对土层地震反应的影响不可忽略;在反应谱特征周期2.0 s内,地表峰值和反应谱值变异系数随输入地震动强度的增大有增大趋势;(2)采用统计学方法计算给出了不同场地类别的基岩输入随机相位样本时程的必要数量,不同场地类别不同地震强度输入条件下所需要的最少样本量不同。在输入地震动强度不大(PGA0.20 g)且满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,不同类别场地至少需要15组不同随机相位的基岩时程,基本能满足均值统计要求;在输入地震动强度较大(PGA≥0.20 g),满足反应谱变异系数在均值加1倍标准差范围内时,至少需要30组不同随机相位的基岩时程,才能满足均值统计要求。     

土层动力参数变化对地表地震反应影响的研究

通过模拟土层剖面,采用等效线性化程序,对土体的非线性动力参数～动剪切模量比与阻尼比分别使用实测值、行业推荐值和规范值来计算地表的反应谱,比较地表的地震动峰值与反应谱的特征周期大小以及反应谱的形状,以评价土层参数变化对地表地震反应的影响.     

浅硬场地剪切波速测试标准差对地震动影响初探

采用Shake 2000程序,以Turkey Flat试验场地为模型,通过输入不同类型下多种强度的地震波,计算研究多工况下剪切波速测试标准差对地表加速度反应谱和峰值加速度的影响。结论为:(1)浅硬场地上剪切波速测试标准差对地震动的影响很大,影响程度与输入地震波的强度和频率以及场地剪切波速计算值有关;(2)如果将反应谱残差大于20%或加速度峰值差别大于20%定义为统计意义上的不可忽略,那么剪切波速测试标准差对计算结果的影响在大多数情况下均不可忽略;(3)当输入波的卓越周期与场地特征周期接近时,浅硬场地上剪切波速测试标准差引起的反应谱变化非常显著;(4)只有当输入波的卓越周期与场地特征周期相差较大且输入波强度偏小时,剪切波速测试标准差引起的反应谱变化才可略去;(5)当浅硬场地上剪切波速实测结果低于统计均值时,地震动计算结果的偏差一般明显大于剪切波速实测结果,高于统计均值时引起的偏差,且地震输入越强表现越明显。     

土体参数对地表加速度峰值和反应谱的影响

运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了单层均质土密度、动剪切模量比和阻尼比、土层厚度和土层剪切波速等参数变化对土层地表加速度峰值和反应谱的影响,所得到的结论对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作、提高土层地震反应的计算精度具有一定的参考价值。     

Experimental Research on Dynamic Shear Modular Ratio and Damping Ratio of Sandy Gravel Soil

The dynamic shear modulus ratio and damping ratio of sandy gravel are important parameters for the seismic response analysis of valley geomorphic sites,which have an important impact on the determination of design ground motion parameters. In this paper,the dynamic triaxial test of sandy gravels has been performed based on the project of the Shangluo Seismic Microzonation. Combined with the other results of sandy gravel,the recommended results of slightly dense,medium dense and dense sandy gravel were obtained. By building the typical site model,the influence of the dynamic shear modulus ratio and the damping ratio uncertainty on the seismic response of the site is studied. The results show that the uncertainty of the average of the dynamic shear modulus ratio and the damping ratio ± 1 times the standard deviation has little effect on the peak acceleration of the sandy gravel site,and the rationality of the grouping and statistical results is explained. Under different probability levels,the change in the shear modulus ratio and damping ratio leads to a significant difference in the high frequency response spectrum.The response spectrum of 0. 04-0. 1s ranges from about 20%,but it has little effect on the long period spectrum of more than 1. 0s. The study of dynamic shear modulus ratio and damping ratio of sandy gravel has the ability to improve the reliability of the designing ground motion parameters.     

天津滨海场地土动力学参数研究

天津滨海地区是典型的软土区,属晚第四系以来的浅海相沉积软土。本文收集了该地区地震安全性评价报告中的土动力学参数的实验资料,并补充了15个钻孔的测试实验,统计分析了淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉质粘土、粘土、粉砂、细砂等7种土类的实测土动力学参数,给出了它们在不同深度下的动剪切模量比和阻尼比的统计值。然后,选取了2个典型钻孔并建立了土层地震反应分析模型,分别运用本文统计值、94规范值和袁晓铭等(2000)的推荐值进行土层地震反应计算,从反应谱形状、地表峰值加速度和反应谱特征周期等方面说明了本文统计值的适用性和针对性。本文的研究成果对天津滨海地区各类工程建设的场地地震安全性评价工作具有一定的借鉴和参考价值,且有利于该地区工程场地地震安全性评价工作的开展。     

天津地区覆盖层土动力学参数统计分析

收集天津地区近年来有代表性的具有完整土动力学参数作为实验数据的地震安全性评价报告66份,用两种统计方法按不同深度统计分析粉质黏土、黏土、粉土、砂土、淤泥质土等的实测土动力学参数,给出动剪切模量比和阻尼比平均值。选取2个典型工程场地,构建土层分析模型,进行土层地震反应分析计算。结果表明,本文得到的统计2值在天津地区具有一定的代表性和适用性,与实测值结果更为接近。对于获得原状土样困难的场地,特别是对于较薄的夹层土,可参照统计2结果进行分析计算。     

等效线性场地响应程序对比研究

为了评价4种等效线性场地响应软件的适用性,选取深厚场地作为研究对象,将基岩地震波作为地震输入,根据土层剪切波波速和容重确定初始剪切模量并设置对应的模量衰减和阻尼比曲线,分别用SHAKE 2000、 DEEPSOIL、EERA和Strata 4种等效线性场地响应程序计算得到地表的加速度时程及相应的加速度反应谱和傅里叶幅值谱\,场地的最大剪应变和峰值加速度随深度的变化曲线。计算结果表明,由4种场地响应软件得到的地表加速度时程对应的加速度反应谱和傅里叶幅值谱一致,由于土层划分方式不同,Strata软件得到的峰值加速度和最大剪应变深度曲线不同。总结4种软件的不同,DEEPSOIL可以较全面考虑土的动力特性,Strata提供随机振动理论进行场地响应分析并可以考虑土层参数的变异性。     

大连地区场地土动力学参数初步研究

In this paper, dynamic soil parameters derived from Dalian area seismic risk assessment reports are collected. In this study, the measurement data is divided into 7 types, i.e. silty clay, muddy silty clay, clay, medium sand, rock fragments, backfill soil and fully-weathered slate. Statistics of the dynamic parameters of these soils are carried out to obtain the mean values of dynamic shear modulus ratio and damping ratio. Typical drill holes are selected to establish dynamic soil models to investigate the seismic response for various cases. The dynamic parameters of the models are taken from the statistical values of this study, the standard values of code 94 (i.e. the dynamic soil parameters for Dalian seismic microzonation), and the recommended values by Yuan Xiaoming et al. (2000) respectively. The calculated results of peak ground acceleration are compared with the response spectral characteristics. The results show that the statistical values are approximate to the values recommended by Yuan Xiaoming, et al. (2000), but different greatly with the standard values in code 94.     

典型土层场地随机地震反应规律分析

针对硬、中、软3种土层场地,选取历史上实测到的Ⅰ类和Ⅱ类场地的地震动记录各100条,分别调整地震动记录加速度峰值至0.1g、0.2g和0.3g,并采用一维等效线性化方法开展了场地随机地震反应研究,系统分析了地震动峰值加速度、速度和位移反应的变异性规律。主要结论为,位移和速度峰值的变异性随场地土变软而增大;位移和速度峰值变异性较加速度峰值的变异性更为突出;利用50条左右的地震动记录即可获得场地地震反应均值和标准差较为稳定的结果。     

土动力学参数对设计反应谱的影响

本文选取3种单一均质土层剖面,在3条强度不同的地震动输入下,运用一维土层地震反应分析技术,研究土的动剪切模量比、阻尼比及其对设计反应谱的影响。为了使结果能够直观地反映抗震设防所需要的地震动参数的变化,本文分析了这两个参数在一定范围内变化时,对设计反应谱的特征周期Tg和平台高度αm ax的影响,得到了一些有价值的结论。