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。     

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。     

岩溶场地地表地震动特性研究

对典型岩溶场地进行土层地震反应分析,并与非岩溶场地土层的地震反应进行对比,研究岩溶场地地表地震动的基本特性,为岩溶区工程场地地震动参数的确定提供参考。实例研究表明:与非岩溶场地的土层地震反应相比,岩溶场地土层对地震波的放大效应较强,地表地震动的频率偏高;当岩溶场地中发育有土洞时,地表地震动加速度峰值比不含土洞的岩溶场地要大。     

古河道对工程场地地震动参数的影响

以上海浦东机场二期航站楼软土场地为例,应用二维土体模型和一维土体模型分别计算了深覆盖土层的地震反应,讨论了古河道对场地地震动参数的影响。此外,在二维土层地震反应分析中,进一步对比了基岩面地震波行波输入和一致输入下,场地地震动参数的差异。     

软夹层和硬夹层对地表地震动特性的影响

利用日本KIK台网地表和井下地震记录验证了一维等效线性化土层地震反应程序,结果表明在土体小变形范围内,对于刚度递增型场地,程序计算结果与实际相符;而对于含软夹层或硬夹层的场地,程序计算结果与实际相差较大。据此,本文提出了一种研究软夹层和硬夹层对地表地震动影响的方法。为得到参照标准,将真实土层剖面中的夹层替换为正常土层,以满足刚度递增条件,采用土层地震反应程序计算在井下地震记录激励下的地表反应。将其与该场地地表实际地震记录进行对比分析,可得到软夹层和硬夹层对地表地震动的影响结论。本文对几个典型场地进行计算分析后得到如下结论：软夹层与硬夹层对地表地震动的影响是一致的;当夹层处于覆盖层上部时对高频地震动有较强的放大作用;当夹层处于覆盖层下部时对高频地震动有隔震作用。     

基于小田原试验场地数据的不同基岩输入模型对预测地震动特征的影响研究

随着强震台网的密布及观测记录的增加,为研究各类局部场地地震反应预测模型的合理性提供了有效的参考依据,也使利用强震记录及场地条件研究地震动特征成为可能。选取场地地质参数资料和地震记录数据齐全的日本小田原（Ashigara Valley）盲测试验场地,通过对比不同地震动输入方式及场地反应分析模型,研究地震动特征,分析现有模型的优劣。基于1990年8月5日M5.1强震事件的地表基岩记录和地下基岩地震记录,采用地下台强震记录直接输入、地表基岩台强震记录减半为基底地震动输入、地表基岩台强震记录反演为基底地震动输入作为3种基岩地震动输入。基于局部场地条件分别建立一维等效线性模型、二维黏弹性模型及二维时域等效线性化模型等工程中常用的场地数值分析模型,进行局部场地地震反应分析,预测该盲测场地的地表地震动特征,并与对应的实测强震记录结果进行对比,分析不同基岩地震动输入方式对预测地震动特征及地表土层反应谱特征的影响,重点分析地震动输入、土体非线性、场地横向不均匀性及几何与非线性特征共同作用等因素对地表地震动特征的影响,以期为地表地震动的合理预测提供参考。     

软夹层和硬夹层对地表地震动特性的影响

利用日本KIK台网地表和井下地震记录验证了一维等效线性化土层地震反应程序，结果表明在土体小变形范围内，对于刚度递增型场地，程序计算结果与实际相符；而对于含软夹层或硬夹层的场地，程序计算结果与实际相差较大。据此，本文提出了一种研究软夹层和硬夹层对地表地震动影响的方法。为得到参照标准，将真实土层剖面中的夹层替换为正常土层，以满足刚度递增条件，采用土层地震反应程序计算在井下地震记录激励下的地表反应。将其与该场地地表实际地震记录进行对比分析，可得到软夹层和硬夹层对地表地震动的影响结论。本文对几个典型场地进行计算分析后得到如下结论：软夹层与硬夹层对地表地震动的影响是一致的；当夹层处于覆盖层上部时对高频地震动有较强的放大作用；当夹层处于覆盖层下部时对高频地震动有隔震作用。     

脉冲型地震动作用下典型珊瑚岛礁的场地放大研究

为研究南海地区珊瑚岛礁场地对地震动的放大作用特征,基于南海珊瑚岛礁几个代表性场地钻孔资料和60条近断层脉冲型强震记录,结合强震数据和土层地震反应分析结果讨论了地震动幅值水平和场地条件对场地放大的影响。根据地貌单元特性、地层岩性、成因和分布规律,得到4类工程地质场地,建立了一维土层地震反应分析模型并选取了土体动力参数,讨论了其在脉冲型地震动作用下地震反应特征。结果表明:从土层剪切波速来看珊瑚礁场地属于我国国家《建筑抗震设计规范》中的Ⅱ类场地;珊瑚礁场地对脉冲型地震动的放大倍数在1.6~2.4之间,放大明显的周期在0.2~0.8s之间。另外,对珊瑚礁礁坪区、泻湖区、沙洲区和灰沙岛区4类场地的地震反应分析表明:在脉冲型地震动作用下沙洲区场地放大倍数小于其他区;灰沙岛区在周期为0.3s左右时场地放大倍数明显大于其他区。研究结果整体反映了珊瑚礁场地对脉冲型地震动的场地放大特征,可对珊瑚礁的开发建设提供参考。     

三种土层结构反应谱特征周期的统计分析

本文人工合成了若干条能够反映不同地震动特征的基岩加速度时程,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。选取了若干个软弱夹层分别在底部、中部和顶部的场地剖面,利用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,计算了不同场地类别,3种土层结构在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的特征周期。给出了不同土层结构在统计意义上的反应谱特征周期的平均值,并通过与正常剖面反应谱特征周期的比较给出了不同场地类别,3种土层结构的反应谱特征周期的影响系数。本文的研究结果对进一步考虑场地分类具有一定的意义。     

一种城市地震动区划方法

文中从场地划分入手,提出了一种城市地震动参数区划方法新思路:即首先利用专业软件Surfer和ArcGis对区域内的钻孔资料进行处理,构建包含土层厚度、波速分布和建筑场地分类等信息的三维地下模型,并对地表进行场地分区和网格划分。然后在每一场地分区内,选取若干个典型钻孔,进行一维土层地震响应分析,计算结果代表该类场地的地震反应,再根据区域内所有离散点(网格点)的信息,即可获得整个计算区域的地表地震反应结果,进而得到整个区域的地震动参数区划,以及不同加速度峰值的等值线。这一方法可用于计算不同强度地震输入下,区域内地震动的分布,其结果可用于城市震害预测,特别是震后快速评估。     

硬场地实测记录下几种土层地震反应分析程序可靠性对比

以日本KiK-net强震观测台网中硬场地井下记录为样本,对传统等效线性化方法LSSRLI-1（频域）、SHAKE2000,时域非线性方法DEEPSOIL和频域一致等效线性化方法SOILQUAKE等几种计算程序在硬土场地地震反应分析中的可靠性进行对比检验。检验工况包括KiK-net井下台网中地表峰值加速度不小于0.05g的水平硬场地的总计344台次的加速度记录,涉及5个台站,土层厚度6~50m,地表峰值加速度范围0.050~0.805g。结果表明:认为硬土场地以往计算方法能够体现土层放大的认识是片面的,在中强地震动情况下,现有流行方法计算出的地表响应会偏小,强地震动下会严重偏小,会给工程抗震设计提供偏于危险的输入;硬场地中烈度8度以下（地表PGA在0.19g以下）,SHAKE2000和DEEPSOIL、LSSRLI-1（频域）计算结果与实际记录差距可以接受,但烈度8度以上,计算出地表响应均较实际记录明显偏小,且随地震动强度增加差距急剧增大;硬场地中,无论何种烈度,SOILQUAKE16计算的地表加速度响应与实测相当,可体现出土层放大作用。     

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。     

冻土场地地震反应分析研究中的关键问题探讨

总结了当前场地地震反应分析的计算方法与发展现状,得到寒区场地中由于冻土层结构的存在会对地震动的传播和场地的地震反应产生影响的结论。土体在冻结过程中其强度与刚度会显著增强,在地震过程中冻融土层界面的容易发生滑移破坏,并对场地地震反应和地震波的传递特征具有较大影响,是冻土场地地震反应分析中应当考虑的关键问题。鉴于当前场地地震反应计算方法不能模拟该界面的滑移特征的局限性,建议构建冻土场地地震反应计算新方法,并阐述了构建该方法所需要开展的基础性研究工作。     

土体动剪切模量及其衰减特性现场试验研究

如何获取土体动模量原位衰减曲线是研究天然土层在循环动荷载下的动变形特性课题中亟待解决的难题。为此,本文自制了一套地震动参数现场试验系统,依据动剪切模量原位测试原理获得了不同深度土体在小应变范围内的动模量原位衰减曲线。试验数据表明:当剪应变小于4×10^－5时,土体变形处于线性阶段;当剪应变大于4×10^－5时,土体归一化动剪切模量G/G_max衰减加快,以塑性变形为主。同时,当向土层施加的垂向静荷载越大,归一化动剪切模量值G/G_max与对数剪应变值logγ_d之间的关系会逐渐上移,但直线段斜率值不变。相关成果可为试验场地的动模量取值提供一定参考。     

三种土层结构反应谱平台值的统计分析

本文以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,通过调整加速度峰值和特征周期来人工合成数百条加速度时程曲线,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。在若干有工程意义的场地剖面中,选取和构造了部分软弱土层分别在底部、中部和顶部的三种土层剖面,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的平台值。在统计分析的基础上,给出了不同场地三种土层结构的反应谱平台值的平均值。通过与正常剖面的反应谱平台值比较,给出了三种土层结构的反应谱平台值的影响系数。本文的研究获得了一些有意义的成果。     

基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地设防地震动参数确定探讨

以天津滨海某厚层淤泥场地为例,分别采用等效线性化法（LSSRLI-1）和新一代土层地震反应分析SOILQUAKE软件方法在场地危险性计算确定的不同设防水准地震动输入条件下进行了建模土层地震反应计算。计算结果表明：（1）对厚层淤泥软弱场地,与新版区划图结果相比等效线性化法可能会低估场地地震作用,甚至是低估场地设防烈度;（2） SOILQUAKE软件方法在软弱场地设计地震动参数确定时仍能体现一定的放大作用,尤其是强地震动作用下,克服了等效线性化方法在软弱场地计算时出现的设计谱明显矮、宽现象,与当前认识相一致,为软弱场地重大工程设防参数确定提供了参考;（3） SOILQUAKE软件方法在软弱场地设计地震动参数确定较新版区划图结果设防标准有大幅度提高,考虑到相关抗震设防规范的协调性,还需进一步对其他类型软弱场地进行大量强震记录输入计算检验,以便更好的工程应用。     

基于土层结构的场地分类方法

本文在详细研究了不同土层结构在不同地震动输入下的地表反应谱的平台值和特征周期的基础上,提出了基于土层结构的场地分类的初步方案。本方案给出了在现行建筑抗震设计规范四类场地划分的基础上,进一步考虑软弱夹层在底部、中部和上部3种情况的场地分类方法。本文的结果对进一步推动场地分类的研究具有一定的意义。     

A probability-consistent method based on practical ground surface motion

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ－ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｉｓｍｉｃｓａｆｅｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ,ｔｈｅｗｏｒｋｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｄｅｓｉｇｎｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｏｆｓｉｔｅｃａｎｂ...     

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。